韓家?guī)X大跨度公路隧道開挖過程模擬研究.pdf

1、隧道和地下工程的開挖過程是一個(gè)在時(shí)間和空間上不斷變化的過程,是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程.對(duì)開挖過程進(jìn)行力學(xué)行為的數(shù)值模擬和分析,對(duì)下一步施工對(duì)象的穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)在工程中是非常必要的,也一直是科技工作者探索的重要課題.利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)開挖過程進(jìn)行模擬是現(xiàn)代巖土工程界一個(gè)很有前途的發(fā)展方向.由于國(guó)內(nèi)缺乏大跨度公路隧道的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn),而且現(xiàn)行的隧道設(shè)計(jì)規(guī)范也無法指導(dǎo)大跨度公路隧道的設(shè)計(jì),因此,如何分析、解決大跨度公路隧道在施工開挖、支護(hù)過程中的

2、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,就成為隧道工程設(shè)計(jì)和施工中的關(guān)鍵技術(shù)問題.該文通過對(duì)隧道及地下結(jié)構(gòu)開挖過程的計(jì)算理論進(jìn)行歸納和分析,分析了隧道開挖過程中的力學(xué)性態(tài)及其特點(diǎn).在分析以往有限元程序的基礎(chǔ)上,采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù),選取可視化的開發(fā)工具Visual Basic和Fortran PowerStation 4.0編制了二維彈塑性有限元分析程序EPFEM-2D.結(jié)合國(guó)家大型重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目,以韓家?guī)X大跨度公路隧道為例,在查閱與分析了國(guó)內(nèi)外有

3、關(guān)隧道,尤其是大跨度公路隧道技術(shù)資料的基礎(chǔ)上,通過地質(zhì)勘察和實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)物理實(shí)驗(yàn)確定了隧道圍巖的類別及一些必要的物理力學(xué)參數(shù),優(yōu)選出了能較好反映隧道實(shí)際受力狀況的計(jì)算模型,并利用自編程序EPFEM-2D對(duì)韓家?guī)X大跨度公路隧道的開挖過程進(jìn)行了數(shù)值模擬和過程仿真.模擬了開挖前后的力學(xué)性態(tài)、不同開挖步序?qū)λ淼婪€(wěn)定性的影響,計(jì)算結(jié)果表明該隧道圍巖能夠承受圍巖應(yīng)力的作用,不會(huì)產(chǎn)生過大的整體塑性變形、剪切及彎折等變形破壞.所得計(jì)算結(jié)果和有關(guān)結(jié)論為