淺埋洞室開挖與支護穩(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分支,其特點、圍巖變形及破壞機理與深埋洞室不同,且其開挖與支護過程是一個動態(tài)的過程,通過對該動態(tài)過程的數(shù)值模擬進行開挖與支護方案的選取和支護加固參數(shù)的優(yōu)選對于工程設(shè)計和施工是非常重要的,青島龍山地下商場主洞全長146m,跨度14m,埋深12~14m,是典型的淺埋大跨洞室,其穩(wěn)定性和可靠性對于整個工程在施工、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)用及錨噴支護加固參數(shù)優(yōu)化

2、方面進行了以下研究工作:1.針對淺埋大跨洞室的特點、圍巖受力變形及破壞機理,提出了以破壞區(qū)面積、頂?shù)装逑鄬ξ灰屏考暗孛孀畲蟪两盗咳齻€綜合指標作為判斷洞室穩(wěn)定性的標準,比單一指標更加準確.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.模擬計算表明,控制一次開挖長度對增加圍巖穩(wěn)定性及減少地面沉降作用很大

3、.3.模擬研究了長錨索、短錨桿共同作用的機理,論證了該工程支護加固方案的合理性及采用長錨索的必要性,設(shè)置錨索可有效降低地面沉降.提出了長錨索、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參數(shù)以及巖體的物理力學(xué)參數(shù)對圍巖穩(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進行支護參數(shù)優(yōu)選,分別確定了主支洞的最優(yōu)支護加固參數(shù),彌補了原支護方案設(shè)計中只憑經(jīng)驗而無理論計算的不足.5.利