深埋黄土隧道受力变形特性分析.pdf

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1、张生荣：深埋黄土隧道受力变形特性分析85深埋黄土隧道受力变形特性分析张生荣(兰州理工大学土木工程学院。兰州730050)【摘要】本文研究了深埋黄土隧道在施工开挖过程中围岩与初期支护结构的变形特性及稳定性，通过对连霍高速公路古浪隧道围岩的变形进行现场监测与计算分析，采用有限元软件对隧道施工过程进行数值模拟分析。得出以下结论：对于深埋黄土隧道，在施工过程中超前支护尤其应加强拱顶和拱脚处支护结构的强度；应尽可能早的施作仰拱，减轻隧道底部的隆起；为了减轻拱铰处的应力集中现象，拱铰和仰拱之闯应圆弧连接。【关键词】黄土

2、隧道；施工监测；受力变形；稳定性【中图分类号】TU444【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2011)O7—0085—03ANALYSISoFSTRESSDEFORMATIONCHARACTERIsTlCSoFBURIEDLoESSTUNNELZHANGSheng—rong(SchoolofCivilEngineeringLanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Inthispaper，themonitoredandme

3、asureddatainsiteofGulangtunnelwastakentoknowthemechanicscharacteristicandstabilityofdeeploesstunnelinshallow．Themechanicscharac．teristicandstabilityoftheearlysupportinexcavating—processwasanalyzedusingfiniteelementanalysismethod．Inconclusion，toadvancesuppo

4、rtingtunnelandtostrengthentheintensityofthetopandthefot；asearlyaspossibleforinverttoreducetheupliftofthebottomofthetunnel；arCjoiningarchhingeandinverttoreducethestressconcentration．Keywords：loesstunnel；cansructionmonitoring；stresseddeformation；stability随着西

5、部地区高等级公路建设的迅猛发展，穿越黄土地V级。为确保施工安全，采取“早进洞、人工配合机械开挖、区的公路隧道也越来越多。目前在深埋黄土公路隧道的支强支护、及时密贴、勤量测”的原则施工。护设计中，一般采用复合隧道衬砌的强支护结构0。复合(2)现场监测：根据工程特点、规模大小和设计要求式隧道衬砌是一种包括锚杆(或超前小导管)和钢拱架一、对所有必测项目进行量测来判断围岩稳定和支护衬砌受力二层衬砌结构的支护系统，其受力机理不但与结构本身有状态，指导设计施工的，更好的贯彻新奥法原理J。拱顶关，还受到围岩特性和施工方法

6、等因素的影响。在新奥法施下沉位移和洞周的收敛位移直接反映围岩的变形，是监控量工中，复合式隧道衬砌施工的步骤一般为断面开挖好后，及测的重点也是隧道变形分析的关键指标。本工程采用上、下时安设锚杆或钢拱架，施作一次模筑衬砌，作为初次支护对台阶法开挖，除在拱顶布设测点外，还在上台阶的拱脚以上围岩进行加固、维护围岩稳定，待初次支护结构基本稳定后，50cm处增加一条水平收敛量测线，下台阶施工时在内轨道再施作二次衬砌。目前我们对深埋黄土隧道在支护初期的顶面以上50cm处再布设一条水平收敛量测线。受力变形机理”_4J，尤其

7、是施工工况与初期支护结构的受力(3)结果分析：选取典型断面(YK2422+740)的拱顶状态关系缺乏深入了解。本文结合现场监测，以这些实测值下沉量测数据和洞周收敛位移数据分析。测量结果见图1、进行实时分析，来监控围岩和支护的变形动态及稳定安全，图2、表1。测量结果分析可知隧道围岩在施工开挖过程中并用ANSYS程序过程围绕上述问题进一步分析研究。的变形可分为三个阶段：急剧变形阶段、缓慢变形阶段、趋于1工程监测及结果分析稳定阶段。隧道围岩的变形过程说明，随着隧道断面的开(1)工程概况：古浪隧道位于连霍高速公路永

8、登至古挖，洞周的地应力逐渐释放，当施作初期支护结构后，围岩和浪段，为双线分离式，隧道左右线出口隧道中线位置间距为支护结构共同受力变形，复合强支护结构基本限制了围岩的37．3m，净间距为26．44m。隧道最大埋深228m，单洞净高为收敛变形，保证围岩稳定。5m，净宽14m，洞身段穿越区为第四系上更新统风积新黄在分析收敛变形速率时，应将lOmm·d和20mm·d土，下伏冲积圆砾和卵石。风积黄土层厚度大，潮湿，吸水性作