深埋交叉隧道開挖變形行為及襯砌應力研究.pdf

1、分離式獨立雙洞之間的橫通道開挖，再一次引起主隧道圍巖和支護結(jié)構(gòu)的應力釋放與重分配，引起交叉段附近巖體與支護結(jié)構(gòu)力學行為發(fā)生復雜變化，對交叉段圍巖的力學和變形行為有很大的影響。尤其是在軟弱圍巖段，橫通道的開挖，往往會造成圍巖的大變形和塑性破壞。本文以特長深埋隧道羊角隧道為依托工程，通過施工現(xiàn)場實測資料，結(jié)合三維彈塑性有限元數(shù)值仿真模擬，對深埋隧道主洞與橫通道交叉段施工力學特性進行研究： ①利用現(xiàn)場監(jiān)控量測資料，詳細對比分析了軟弱圍

2、巖交叉段、較硬巖交叉段和普通段(非交叉段)圍巖在橫通道開挖前后的圍巖位移及應力特征。對比分析結(jié)果表明：橫通道的開挖對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側(cè)圍巖的壓力。 ②闡述了有限元模擬地下工程施工過程的基本原理。運用大型通用有限元軟件ANSYS9.0，對實際工程進行了施工過程的三維有限元數(shù)值仿真模擬，分析了橫通道開挖對遠離交叉口處的主洞圍巖、交

3、叉口附近圍巖及其初期支護的位移、應力特征。通過分析得到：橫通道開挖對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)壁主應力、剪應力及位移受開挖影響最大；橫通道開挖后，交叉口處出現(xiàn)多處拉應力和壓應力集中，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、圍巖與初期支護接觸壓力、初期支護與二次襯砌之間的接觸壓力特征，得到了其位移、應力和接觸壓力隨時間和空間