立交隧道地層敏感度及結(jié)構(gòu)適應(yīng)性研究.pdf

1、隨著大量地下工程的興建，立交隧道工程也大量涌現(xiàn)，其中下穿工程對既有隧道的安全形成了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，成為城市隧道建設(shè)中等級最高的風(fēng)險(xiǎn)工程。現(xiàn)有的研究主要是針對具體工程項(xiàng)目進(jìn)行研究，針對立交隧道的系統(tǒng)性研究非常缺乏，因此，針對主要環(huán)境敏感點(diǎn)建設(shè)立交隧道時(shí)“地層敏感性”及結(jié)構(gòu)適應(yīng)性問題進(jìn)行系統(tǒng)研究就非常有必要，對完善與促進(jìn)地下道路建設(shè)技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。本文以重慶市科技人才培養(yǎng)計(jì)劃（領(lǐng)軍人才）項(xiàng)目“城市地下道路地層敏感度及結(jié)構(gòu)適應(yīng)性研究”為依

2、托，利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)分析理論中的敏感度分析方法結(jié)合彈塑性力學(xué)理論、有限元理論推導(dǎo)得出了立交隧道單因素敏感度公式，結(jié)合有限元數(shù)值模擬計(jì)算、數(shù)據(jù)調(diào)研手段，對不同埋深、不同圍巖條件、不同層厚工況下的立交隧道工程進(jìn)行了系統(tǒng)性的力學(xué)研究并得出了相應(yīng)的工程敏感度及適應(yīng)性措施。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①針對國內(nèi)十一省市上百座隧道進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查研究。②利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)分析理論中的敏感度分析方法結(jié)合彈塑性力學(xué)理論、有限元理論推導(dǎo)得出了立交隧道單因素敏感度

3、公式。③根據(jù)調(diào)研結(jié)果，建立了不同埋深、不同圍巖條件、不同層厚條件下的立交隧道三維有限元模型共計(jì)120組，對立交隧道新建隧道下穿既有隧道進(jìn)行了力學(xué)及敏感度研究。④以有限元模型計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，并參考日本鐵路隧道近接施工指南以及《鐵路隧道施工規(guī)范》(TB10304-2009)，從結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定出發(fā)，以新建隧道對既有隧道的影響應(yīng)力增加的容許值為基準(zhǔn)，系統(tǒng)得出了立交隧道不同埋深、不同圍巖條件下新建隧道與既有隧道的合理層厚，為以后立交隧道新建隧道下穿既

4、有隧道的設(shè)計(jì)以及施工提供參考;將前文計(jì)算所得的敏感度劃分為強(qiáng)敏感區(qū)、弱敏感區(qū)、非敏感區(qū)，避免在以后立交隧道設(shè)計(jì)過程中，使新建隧道對既有隧道的影響處在強(qiáng)敏感區(qū)。⑤在前文所得敏感區(qū)敏感度閾值的基礎(chǔ)之上，根據(jù)調(diào)研結(jié)果制定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性計(jì)算模型，得出了相應(yīng)適應(yīng)性模型的敏感度。⑥根據(jù)適應(yīng)性方案實(shí)際降低敏感度的效果，將適應(yīng)性方案按照強(qiáng)敏感區(qū)、弱敏感區(qū)分類，為立交隧道新建隧道下穿既有隧道處于特殊敏感區(qū)內(nèi)的工況適應(yīng)性方案的選擇提供參考，避免主觀錯(cuò)誤判