地下立交近接隧道穩(wěn)定性的理論分析與模擬研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城市化高度集中,地面建筑和交通等設(shè)施已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要,對(duì)地下空間的開發(fā)與利用已成為當(dāng)今城市建設(shè)的焦點(diǎn)。地鐵隧道和公路隧道的修建是地下空間開發(fā)最為常見的形式之一,為滿足地形和線路的要求,近接隧道的設(shè)計(jì)與施工層出不窮。以擬建重慶朝天門兩江隧道中出現(xiàn)的近接隧道為研究背景,采用理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值分析等方法對(duì)近接隧道的穩(wěn)定性進(jìn)行了較為深入的研究,主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:
　　 (1)采用極限平衡原理與

2、變分方法共同分析淺埋隧道的最不利滑裂面分布,定義最不利滑裂面上的抗滑力與下滑力之比為淺埋隧道安全系數(shù)?；跍\埋隧道穩(wěn)定性分析方法,并結(jié)合淺埋近接隧道失穩(wěn)的多種模式,研究了淺埋近接隧道的多安全系數(shù)穩(wěn)定性分析方法。
　　 (2)根據(jù)破壞角與主應(yīng)力的關(guān)系獲得深埋獨(dú)立圓形隧道圍巖內(nèi)部滑裂面的分布,采用變分方法對(duì)隧道圍巖滑裂面的分布進(jìn)行驗(yàn)證；將圍巖簡(jiǎn)化為理想彈塑性材料,以隧道滑裂面和極限塑性區(qū)半徑為基礎(chǔ),定義滑裂面上平均抗剪強(qiáng)度與平均剪切

3、應(yīng)力之比為深埋隧道的安全系數(shù)。
　　 (3)根據(jù)對(duì)稱性原理先將深埋并列近接隧道轉(zhuǎn)換為含一個(gè)圓孔的半無限平面,從而將比較復(fù)雜的多連通域轉(zhuǎn)換為雙連通域。選用映射函數(shù)將含一個(gè)圓孔的半無限平面映射為同心圓環(huán),采用彈性力學(xué)的復(fù)變函數(shù)方法求出深埋并列近接隧道的應(yīng)力分布,據(jù)此進(jìn)行深埋近接隧道穩(wěn)定性分析。
　　 (4)采用公路隧道結(jié)構(gòu)與圍巖綜合試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)交錯(cuò)近接隧道進(jìn)行三維物理模型試驗(yàn),研究了由新建隧道開挖引起既有隧道圍巖內(nèi)部壓應(yīng)力、圍

4、巖內(nèi)部位移及支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化規(guī)律。
　　 (5)采用有限元軟件ANSYS對(duì)交錯(cuò)近接隧道中新舊隧道相互影響進(jìn)行模擬分析,將其結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模型試驗(yàn)結(jié)果的合理性。對(duì)比分析不同開挖方案條件下的數(shù)值模擬結(jié)果,優(yōu)化了交錯(cuò)近接隧道的開挖方案。
　　 (6)以淺埋近接隧道的穩(wěn)定分析理論方法探討了淺埋近接隧道的安全系數(shù),以該安全系數(shù)為依據(jù)對(duì)隧道圍巖的強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行折減,采用數(shù)值模擬分析近接隧道的塑性區(qū)發(fā)展規(guī)律,據(jù)此對(duì)