基于蠕變理論的黃土地鐵隧道二次襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)研究.pdf

1、隨著國(guó)家軌道交通建設(shè)的發(fā)展，作為大城市中不可或缺的交通方式，地鐵隧道在人口眾多的綜合性城市中越來(lái)越普及，特別是近些年伴隨淺埋暗挖施工方法的日臻成熟。由于隧道開(kāi)挖以及蠕變使洞周圍巖的變形變的復(fù)雜，而二次襯砌作為隧道的安全儲(chǔ)備，是隧道施工、運(yùn)行安全以及運(yùn)行壽命的首要保障，其合理的支護(hù)時(shí)機(jī)，就顯得特別重要。因此，提出合理的二次襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)勢(shì)在必行，而且對(duì)類似隧道的施工具有重要的參考價(jià)值。
　　本文以西安地鐵二號(hào)線為工程背景，采用有限元軟

2、件ABAQUS進(jìn)行隧道開(kāi)挖模擬，對(duì)影響二次襯砌合理支護(hù)時(shí)機(jī)的因素進(jìn)行總結(jié)，并分析各種影響因素下的結(jié)果，來(lái)判斷各種情況下的二次襯砌合理支護(hù)時(shí)機(jī)。本文對(duì)隧道二次襯砌的支護(hù)時(shí)機(jī)主要進(jìn)行了以下研究：
　?。?）對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的研究方法與成果進(jìn)行列舉分析，并對(duì)黃土的蠕變機(jī)理以及蠕變理論進(jìn)行了闡述。
　　（2）根據(jù)黃土的蠕變特性，選取擴(kuò)展的DRUCKER-PRAGER與蠕變耦合模型，基于圍巖應(yīng)力-應(yīng)變時(shí)間曲線，確定了黃土的蠕變參數(shù)。

3、>　?。?）以西安地鐵二號(hào)線為背景，對(duì)隧道進(jìn)行二維開(kāi)挖模擬，對(duì)隧道初襯厚度在200mm、250mm、300mm、350mm和400mm下，根據(jù)洞周位移、應(yīng)力與時(shí)間曲線，依據(jù)“變形速率”準(zhǔn)則和“極限位移”準(zhǔn)則得出二次襯砌合理支護(hù)時(shí)機(jī)分別為7d、8d、16d、17d和19d。研究成果表明，初襯厚度的變化對(duì)二次襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)的影響比較顯著，初襯厚度愈大愈可以延遲二次襯砌的支護(hù)時(shí)機(jī)。
　?。?）分別探究隧道初期支護(hù)強(qiáng)度在c15、c20、c2

4、5、c30和c35工況下的洞周位移、應(yīng)力與時(shí)間關(guān)系，得出各工況二次襯砌合理支護(hù)時(shí)機(jī)分別為7.5d、8.3d、8d、13d和12d。研究成果表明，初期支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到c30時(shí)對(duì)二次襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)延緩較大，之后變化較小。
　?。?）研究隧道埋深和不同洞間距變化對(duì)洞周位移、應(yīng)力時(shí)間曲線的影響，得出這兩種因素對(duì)二次襯砌的支護(hù)時(shí)機(jī)影響規(guī)律。研究成果表明，當(dāng)隧道埋深較淺時(shí)，隧道埋深在一定范圍內(nèi)埋深越淺，二次襯砌的施做越可以延遲，但埋深增大到一定程度

5、時(shí)，二次襯砌的支護(hù)時(shí)機(jī)基本相同。與埋深因素相比，洞間距的變化對(duì)二次襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)的影響規(guī)律不是很明顯。
　　（6）基于初襯厚度、初期支護(hù)強(qiáng)度、埋深和洞間距中各工況所對(duì)應(yīng)的二次襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)，應(yīng)用最小二乘法，對(duì)二次襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)與初襯厚度、初期支護(hù)強(qiáng)度、埋深和洞間距之間建立回歸方程。
　?。?）建立三維數(shù)值計(jì)算模型，研究不同開(kāi)挖進(jìn)尺的拱頂位移與時(shí)間曲線，分析得出二次襯砌的合理支護(hù)時(shí)機(jī)。研究成果表明，開(kāi)挖進(jìn)尺對(duì)二次襯砌合理支護(hù)時(shí)機(jī)影響