淺埋洞室開挖與支護(hù)穩(wěn)定性數(shù)值模擬及其參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、淺埋大跨地下洞室是地下工程的一個(gè)分支,其特點(diǎn)、圍巖變形及破壞機(jī)理與深埋洞室不同,且其開挖與支護(hù)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,通過(guò)對(duì)該動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù)值模擬進(jìn)行開挖與支護(hù)方案的選取和支護(hù)加固參數(shù)的優(yōu)選對(duì)于工程設(shè)計(jì)和施工是非常重要的,青島龍山地下商場(chǎng)主洞全長(zhǎng)146m,跨度14m,埋深12~14m,是典型的淺埋大跨洞室,其穩(wěn)定性和可靠性對(duì)于整個(gè)工程在施工、使用中安全及地表建筑物的安全具有重要意義.該文以該工程為背景,在三維有限元應(yīng)用及錨噴支護(hù)加固參數(shù)優(yōu)化

2、方面進(jìn)行了以下研究工作:1.針對(duì)淺埋大跨洞室的特點(diǎn)、圍巖受力變形及破壞機(jī)理,提出了以破壞區(qū)面積、頂?shù)装逑鄬?duì)位移量及地面最大沉降量三個(gè)綜合指標(biāo)作為判斷洞室穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn),比單一指標(biāo)更加準(zhǔn)確.2.根據(jù)該工程的地質(zhì)特征,建立了有限元數(shù)值模擬模型,得出了在該工程地質(zhì)條件與工程條件下較為合理的開挖方案是先拱后墻的開挖順序,并研究了開挖后淺埋洞室圍巖變形的特征以及控制地面沉降的措施.模擬計(jì)算表明,控制一次開挖長(zhǎng)度對(duì)增加圍巖穩(wěn)定性及減少地面沉降作用很大

3、.3.模擬研究了長(zhǎng)錨索、短錨桿共同作用的機(jī)理,論證了該工程支護(hù)加固方案的合理性及采用長(zhǎng)錨索的必要性,設(shè)置錨索可有效降低地面沉降.提出了長(zhǎng)錨索、短錨桿雙層承載環(huán)(擠壓拱)理論,模擬論證了該理論的正確性.4.用正交有限元模擬了錨噴支護(hù)參數(shù)以及巖體的物理力學(xué)參數(shù)對(duì)圍巖穩(wěn)定性及地面沉降的影響,找出了其中的主要影響因素;采用正交有限元試驗(yàn)進(jìn)行支護(hù)參數(shù)優(yōu)選,分別確定了主支洞的最優(yōu)支護(hù)加固參數(shù),彌補(bǔ)了原支護(hù)方案設(shè)計(jì)中只憑經(jīng)驗(yàn)而無(wú)理論計(jì)算的不足.5.利