大跨度小間距隧道圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著高等級(jí)公路的飛速發(fā)展，公路隧道也呈現(xiàn)出數(shù)量快速增長(zhǎng)、形式層出不窮的趨勢(shì)，大跨度小凈距隧道代表著公路隧道發(fā)展的一個(gè)方向。大跨度小凈距隧道具有提高了公路的通行能力，克服工程場(chǎng)地的限制等多方面優(yōu)點(diǎn)，但是其結(jié)構(gòu)形式也決定了這種隧道具有施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題。本文將結(jié)合東莞市虎門鎮(zhèn)牛頭山隧道，對(duì)雙向八車道小凈距隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行研究，以期優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工。
　　從彈塑性力學(xué)角度，對(duì)圍巖初始地應(yīng)力場(chǎng)、圓形洞室開(kāi)挖后圍巖應(yīng)力、塑性區(qū)應(yīng)力

2、與半徑進(jìn)行分析，明確隧道開(kāi)挖后圍巖受力機(jī)理，進(jìn)一步引入雙剪理論，推導(dǎo)在考慮中間主應(yīng)力條件下圍巖塑性區(qū)半徑和位移。結(jié)合牛頭山隧道施工監(jiān)控及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試資料，對(duì)隧道關(guān)鍵部位的位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明施工過(guò)程中應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)中間巖柱和拱腰的支護(hù)。
　　建立有限差分模型，計(jì)算大跨度小凈距隧道在臺(tái)階法、雙側(cè)壁法和單側(cè)壁法施工條件下中間巖柱的受力、塑性區(qū)分布情況，分析表明Ⅴ級(jí)圍巖條件下，雙側(cè)壁法對(duì)控制圍巖位移和保護(hù)中間巖柱穩(wěn)定性較

3、為有利，而臺(tái)階法則不適用于Ⅴ級(jí)圍巖。
　　建立無(wú)支護(hù)隧道模型，以塑性區(qū)不貫通為判據(jù)，分析了Ⅴ級(jí)圍巖條件下無(wú)支護(hù)隧道最小合理間距，而Ⅳ級(jí)圍巖條件下無(wú)支護(hù)隧道最小合理間距則采用新引入的屈服接近度來(lái)分析。此外，還建立了有支護(hù)條件下的隧道模型，分析了在Ⅴ級(jí)圍巖條件下最小合理間距。
　　通過(guò)三維模型對(duì)不同施工間距下循環(huán)開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行模擬，分析各循環(huán)步應(yīng)力應(yīng)變值變化規(guī)律，結(jié)果表明，開(kāi)挖進(jìn)深對(duì)目標(biāo)斷面的影響主要集中在開(kāi)挖面后一倍洞跨范圍內(nèi)，