小間距隧道動(dòng)態(tài)施工力學(xué)研究.pdf

1、小間距隧道是在特定地形條件下修建隧道的理想選擇之一，在隧道建設(shè)中發(fā)揮了積極作用。作為分離式隧道的有效補(bǔ)充型式，小間距可有效解決分離式隧道最小凈距要求所帶來(lái)的展線不靈活、占地面積大、高邊坡等突出問(wèn)題。但是，小間距隧道的應(yīng)用和研究尚處于起步階段，施工過(guò)程中的力學(xué)特性和規(guī)律、洞室之間的相互影響等問(wèn)題還缺乏系統(tǒng)和全面的研究，其設(shè)計(jì)理論和施工方法遠(yuǎn)未成熟，無(wú)法滿足工程的實(shí)際需要。本文以云南羅富高速公路段的平年隧道為工程背景，利用室內(nèi)試驗(yàn)、相似模型

2、試驗(yàn)、數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)等方法，對(duì)雙洞、四車道小間距隧道的施工力學(xué)特性進(jìn)行了較為全面的研究。 首先，通過(guò)專題調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)取樣、室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)隧道所在處地質(zhì)條件有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。利用相似理論開(kāi)展了平面應(yīng)變狀態(tài)下的相似模型試驗(yàn)，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬計(jì)算。研究得到了開(kāi)挖過(guò)程中的小間距隧道圍巖的應(yīng)力分布與變形變化的規(guī)律，對(duì)隧道之間相互影響的表現(xiàn)形式和力學(xué)機(jī)理有了較為全面的認(rèn)識(shí)。 其次，應(yīng)用大型有限元軟件Msc.Marc對(duì)不同影

3、響因素下小間距隧道的力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，得到了圍巖級(jí)別與施工方法、隧道埋深、兩隧道之間相對(duì)位置、偏壓角度等因素對(duì)小間距隧道的相互影響及施工力學(xué)特征的影響作用規(guī)律，指出偏壓荷載是小間距隧道開(kāi)挖順序引起施工力學(xué)變化的根本原因。 利用MSC.Marc軟件對(duì)采用臺(tái)階法施工的小間距隧道施工全過(guò)程進(jìn)行了三維彈塑性模擬計(jì)算，重點(diǎn)分析了左右洞掌子面距離和臺(tái)階長(zhǎng)度這兩個(gè)重要因素的影響。得到了在掌子面掘進(jìn)過(guò)程中，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及變形隨