超小凈距隧道原位擴(kuò)建圍巖變形與地表沉降預(yù)測方法研究.pdf

1、近年來,國內(nèi)外隧道原位擴(kuò)建工程日益增多。隧道原位擴(kuò)建工程大多呈現(xiàn)出斷面特大、凈距超小、扁平率極低等特點(diǎn),且往往須先拆除既有襯砌,再進(jìn)行圍巖開挖、襯砌施作等工序,易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力降低,圍巖變形過大,誘發(fā)塌方事故。較之于新建隧道,隧道原位擴(kuò)建開挖導(dǎo)致的圍巖變形及地表沉降更為復(fù)雜,如何對其進(jìn)行合理預(yù)測仍是一個十分突出且尚未解決的問題。
　　本文以國內(nèi)外罕見的大帽山隧道原位2擴(kuò)4工程為研究背景,通過解析求解、數(shù)值模擬、經(jīng)驗(yàn)公式等3種方法提

2、出隧道原位擴(kuò)建圍巖變形與地表沉降預(yù)測方法,對隧道原位擴(kuò)建工程圍巖變形及地表沉降變形規(guī)律、卸荷效應(yīng)下圍巖變形及力學(xué)特性、圍巖力學(xué)參數(shù)對地表沉降的敏感性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,對保證類似工程圍巖穩(wěn)定性具有重要的參考價值。主要工作及成果如下:
　　1、采用等代圓、復(fù)變函數(shù)理論及Schwarz交替法獲得非圓隧道單側(cè)擴(kuò)建形式下的圍巖應(yīng)力及位移的理論解。據(jù)此以大帽山隧道原位2擴(kuò)4工程為例探討隧道最優(yōu)擴(kuò)挖寬度。
　　2、基于卸荷理論提出并建立隧

3、道圍巖擾動分區(qū)(強(qiáng)卸荷擾動區(qū)、弱卸荷擾動區(qū)及未擾動區(qū))開挖卸荷的計算方法。
　　3、采用APDL語言編程,將卸荷計算各步驟嵌入ANSYS通用有限元軟件,實(shí)現(xiàn)卸荷效應(yīng)下的隧道原位擴(kuò)建三維數(shù)值模擬。
　　4、以實(shí)測數(shù)據(jù)為據(jù),分析卸荷效應(yīng)下大帽山隧道原位2擴(kuò)4工程CD工法下圍巖力學(xué)及變形特性,圍巖強(qiáng)卸荷擾動區(qū)、弱卸荷擾動區(qū)的分布規(guī)律。
　　5、2擴(kuò)4隧道對已建4車道隧道結(jié)構(gòu)變形影響為:4車道隧道左側(cè)圍巖處于卸荷擾動區(qū)范圍內(nèi),