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《大跨度雙連拱公路隧道數(shù)值模擬與圍巖穩(wěn)定分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、大跨度雙連拱公路隧道數(shù)值模擬與圍巖穩(wěn)定分析任少強(qiáng)(中鐵二十局集團(tuán)有限公司，西安710016)[摘要]公路連拱隧道是近二三十年來隨著高等級(jí)公路建設(shè)發(fā)展而出現(xiàn)的一種隧道結(jié)構(gòu)形式，具有較好的適用性和優(yōu)越性，尤其適用于用地受限、山區(qū)地形復(fù)雜、道路展線困難等情況。然而，連拱隧道相對于分離隧道，施工中必然存在對圍巖的多次擾動(dòng)，施工難度較大。在淺埋、圍巖軟弱、巖溶等復(fù)雜地質(zhì)條件下，這類隧道在不同施工階段圍巖的穩(wěn)定性問題備受關(guān)注。以滬蓉西高速公路恩施至利川段白果壩隧道為背景，結(jié)合現(xiàn)場施工，利用三維彈塑性分析程序MIDAS—GTS對白
2、果壩隧道進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，對圍巖力學(xué)性狀變化進(jìn)行了分析，得到了隧道開挖施工中圍巖的應(yīng)力變化規(guī)律，針對薄弱部位提出了具體措施。[關(guān)鍵詞]連拱隧道；數(shù)值模擬；圍巖；應(yīng)力[中圖分類號(hào)]U45[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1009—1742(2009)08—0058—06法、中導(dǎo)洞全斷面法、單洞法、雙洞法、無導(dǎo)洞施工1前言法等。中導(dǎo)洞全斷面法、單洞法、雙洞法一般適用滬蓉西高速公路恩施至利川段高速公路全長于地質(zhì)條件較好、圍巖級(jí)別Ⅲ級(jí)以上、隧道跨度較約122km，設(shè)計(jì)時(shí)速80km，全封閉四車道，是我國小的情況¨j。結(jié)合該隧道結(jié)構(gòu)
3、形式、跨度等特征和規(guī)劃的公路主骨架網(wǎng)“五縱七橫”中的“一橫”。滬地層地質(zhì)情況，對三導(dǎo)洞先墻后拱法、中導(dǎo)洞臺(tái)階蓉西高速公路恩利X10段沿線地形地質(zhì)十分復(fù)雜，法、中導(dǎo)洞CD法、無導(dǎo)洞施工法進(jìn)行了施工方案對為獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，采用了較多的連拱隧比。最終確定在洞口段進(jìn)洞采用安全性高的三導(dǎo)道方案。其中白果壩隧道即為一典型雙跨連拱公洞先墻后拱法，在中間部位圍巖條件較好的地段采路隧道，隧道位于湖北省利J1l市境內(nèi)，左線長用施工進(jìn)度較快的中導(dǎo)洞臺(tái)階法。另外，為保證施402．396m，右線長40311，設(shè)計(jì)荷載為公路一I級(jí)，工質(zhì)
4、量和加快施工進(jìn)度，改變以往中導(dǎo)坑內(nèi)中隔墻設(shè)防烈度7度。隧道穿越地貌單元屬構(gòu)造剝蝕峰叢施工完成后，再施工兩側(cè)主洞的常規(guī)施工方法，采中低山地貌及剝蝕丘陵地貌區(qū)，地面標(biāo)高在1140～用了中隔墻先行施工，兩側(cè)導(dǎo)坑緊跟施工(兩側(cè)導(dǎo)1370m之間，區(qū)內(nèi)地形起伏較大，大部分地帶植被坑與中隔墻保持距離不少于100m)的新型施工方發(fā)育。區(qū)域內(nèi)巖溶特別發(fā)育，屬典型山嶺地區(qū)巖溶法。在中部洞身段采取中導(dǎo)洞先行，兩側(cè)主洞臺(tái)階隧道。隧道主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為巖溶和軟弱夾層。法開挖隧道，先施作左線隧道，滯后一定時(shí)間再施作右線隧道的施工方法。2施工方案
5、3數(shù)值模擬與圍巖穩(wěn)定性分析雙連拱隧道常見施工方案包括三導(dǎo)洞先墻后拱法、中導(dǎo)洞臺(tái)階法、中導(dǎo)洞CD(centerdiaphragm)目前，雙連拱隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往將其簡化[收稿日期]2009—04一o2[作者簡介]任少強(qiáng)(1966一)，男，陜西西安市人，教授級(jí)高級(jí)工程師，中鐵二十局集團(tuán)有限公司總工程師，研究方向?yàn)闃蛄核淼朗┕?；E—mailrsq—kjb@126．corn58中國工程科學(xué)為荷載結(jié)構(gòu)或作為平面問題處理，較難反映支護(hù)結(jié)導(dǎo)洞開挖100m澆筑中隔墻后開挖左側(cè)主洞，因此構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)。為更加真實(shí)地反映施工過程取模
6、型縱向長度范圍為150m。垂直方向向下取為中結(jié)構(gòu)和圍巖的安全穩(wěn)定性，有必要對施工過程進(jìn)3倍洞高，即厚度30m。整個(gè)計(jì)算模型在，Y，z三行動(dòng)態(tài)模擬和空間受力分析。文章結(jié)合白果壩連個(gè)方向尺寸為140m×150m，Y軸正向?yàn)樗淼篱_挖拱隧道的實(shí)際地表、地層條件和施工過程，進(jìn)行了方向，z軸正向向上為正，上部按照隧道所在位置地三維數(shù)值模擬，對圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行分析等，對隧形等高線圖按實(shí)際地表建模，見圖1。計(jì)算模型的道施工的安全評估提供了參考依據(jù)。邊界條件為：底面為豎向約束，四周圍巖外邊界面3．1支護(hù)結(jié)構(gòu)概述為垂直圍巖面法向約束，上
7、邊界為荷載自由邊界，白果壩隧道斷面為半徑R=5．5m的單心圓拱隧道區(qū)模型及隧道支護(hù)網(wǎng)格劃分詳見圖2。計(jì)算區(qū)形式。兩隧道總跨度為25．841m，隧道中心線間距域內(nèi)的單元總數(shù)為34675，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為5495。l3．1m，采用復(fù)合式襯砌。初期支護(hù)為厚27cm的C20噴射混凝土，系統(tǒng)錨桿為D25中空注漿錨桿，長3．5m，巖壁表面掛設(shè)8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距為20cm×20cm，鋼支撐為I20b工字鋼，間距為50cm；二次襯砌為50cm厚C25模注鋼筋混凝土。初期支護(hù)與二次襯砌之間防水層為無紡?fù)凉げ技?．2mm厚EVA防水板。3．2
8、彈塑性模型假定與屈服準(zhǔn)則圖1雙連拱隧道模型網(wǎng)格劃分圖在外力作用下，一般認(rèn)為巖土材料是具有彈塑性Fig．1Networkpartitionfigureofdouble的，按照彈塑性理論來研究。文章對隧道開挖施工進(jìn)multiplearchtunnelmodel行模擬，所涉及到圍巖和作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土材料，均表現(xiàn)為彈塑性陛質(zhì)，考慮到缺乏試驗(yàn)資料，并
