深埋交叉隧道開(kāi)挖變形行為及襯砌應(yīng)力研究.pdf

1、分離式獨(dú)立雙洞之間的橫通道開(kāi)挖，再一次引起主隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力釋放與重分配，引起交叉段附近巖體與支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)行為發(fā)生復(fù)雜變化，對(duì)交叉段圍巖的力學(xué)和變形行為有很大的影響。尤其是在軟弱圍巖段，橫通道的開(kāi)挖，往往會(huì)造成圍巖的大變形和塑性破壞。本文以特長(zhǎng)深埋隧道羊角隧道為依托工程，通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，結(jié)合三維彈塑性有限元數(shù)值仿真模擬，對(duì)深埋隧道主洞與橫通道交叉段施工力學(xué)特性進(jìn)行研究： ①利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)資料，詳細(xì)對(duì)比分析了軟弱圍

2、巖交叉段、較硬巖交叉段和普通段(非交叉段)圍巖在橫通道開(kāi)挖前后的圍巖位移及應(yīng)力特征。對(duì)比分析結(jié)果表明：橫通道的開(kāi)挖對(duì)軟弱圍巖交叉段的影響最大，使其產(chǎn)生了很大的變形；橫通道的開(kāi)挖使得交叉段的圍巖產(chǎn)生偏壓，交叉口側(cè)的圍巖壓力明顯大于交叉口對(duì)側(cè)圍巖的壓力。 ②闡述了有限元模擬地下工程施工過(guò)程的基本原理。運(yùn)用大型通用有限元軟件ANSYS9.0，對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行了施工過(guò)程的三維有限元數(shù)值仿真模擬，分析了橫通道開(kāi)挖對(duì)遠(yuǎn)離交叉口處的主洞圍巖、交

3、叉口附近圍巖及其初期支護(hù)的位移、應(yīng)力特征。通過(guò)分析得到：橫通道開(kāi)挖對(duì)主洞圍巖的影響范圍是交叉口左右兩邊大約12m的范圍；交叉口側(cè)的側(cè)壁主應(yīng)力、剪應(yīng)力及位移受開(kāi)挖影響最大；橫通道開(kāi)挖后，交叉口處出現(xiàn)多處拉應(yīng)力和壓應(yīng)力集中，主要集中在交叉口拱腳和小角度相交側(cè)的拱腰。 ③結(jié)合監(jiān)控量測(cè)和數(shù)值模擬分析成果，深入地分析了隧道交叉段圍巖位移、圍巖與初期支護(hù)接觸壓力、初期支護(hù)與二次襯砌之間的接觸壓力特征，得到了其位移、應(yīng)力和接觸壓力隨時(shí)間和空間