山嶺公路隧道洞口段開挖力學(xué)行為與穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著我國交通事業(yè)的全面發(fā)展，在我國西南地區(qū)的交通工程建設(shè)當(dāng)中出現(xiàn)越來越多、越來越長的隧道。作為隧道的關(guān)鍵工程-隧道洞口段的開挖支護(hù)則常處于偏壓淺埋這種典型的不利的地質(zhì)環(huán)境中。探討在淺埋偏壓的地質(zhì)條件下，公路隧道開挖及支護(hù)過程中圍巖和初期支護(hù)動態(tài)力學(xué)變化規(guī)律，并對典型開挖方式進(jìn)行比較和優(yōu)化分析，對山嶺隧道的建設(shè)有積極的推動意義。
　　本文以城萬快速公路通道上的漆樹坡隧道出口段為工程背景，根據(jù)漆樹坡隧道洞口段的地質(zhì)勘查和設(shè)計資料，并參

2、考了公路隧道設(shè)計規(guī)范，對隧道洞口段進(jìn)行數(shù)值模擬。同時，結(jié)合隧道洞口段開挖支護(hù)過程中監(jiān)控量測，對圍巖的變形特征進(jìn)行進(jìn)一步比較分析。本文研究的主要內(nèi)容包括:
　　1.根據(jù)現(xiàn)場施工情況，應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS10.0對漆樹坡隧道洞口段的開挖進(jìn)行上、下臺階開挖法的二維數(shù)值模擬，重點分析上、下臺階開挖過程中圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形特征。得到在上臺階開挖中隧道內(nèi)側(cè)拱肩處拉應(yīng)力較大，而外側(cè)拱腰處存在壓應(yīng)力，兩側(cè)拱腳均有應(yīng)力集中現(xiàn)象。下臺

3、階開挖后，內(nèi)側(cè)圍巖受拉部分下移到拱腰處，而外側(cè)受壓圍巖的范圍擴(kuò)大到隧道拱頂。比較分析隧道斷面實際監(jiān)控量測結(jié)果，可驗證漆樹坡隧道施工選用的開挖及支護(hù)結(jié)構(gòu)是合理的。由于隧道處在一個較大的偏壓作用下，可以看出隧道監(jiān)控在水平收斂量測的一些局限性，可以適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)水平收斂的量測方式。
　　2.模擬分析表明隧道在上臺階開挖過程圍巖的變形及應(yīng)力較大，在拱腳處圍巖有應(yīng)力集中，因而在保證隧道施工方法與支護(hù)參數(shù)不變的情況下，對隧道開挖斷面進(jìn)行優(yōu)化。通過

4、優(yōu)化上臺階仰拱形式，得到更加合理開挖斷面，并進(jìn)行優(yōu)化分析，結(jié)果表明隧道圍巖內(nèi)力在開挖過程中的減少了30％，下臺階開挖過程中圍巖的二次變形也能得到較好的控制。
　　3.建立三維數(shù)值分析模型，對隧道洞口段施工進(jìn)行動態(tài)模擬分析，可以的得到隨著隧道埋深不斷增加，圍巖應(yīng)力的變化規(guī)律和隧道開挖過程中的空間效應(yīng)?；趪鷰r變形控制理論，對隧道洞口段進(jìn)行全斷面開挖模擬分析，可以得到施工過程圍巖的變形得到有效的控制，但圍巖的應(yīng)力較臺階法開挖大。同時，