連拱隧道關(guān)鍵技術(shù)問題的模型試驗(yàn)及三維仿真模擬.pdf

1、我國在高等級公路的建設(shè)中，在特殊地質(zhì)及地形條件的地區(qū)，為獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，大量選擇了連拱隧道方案。但我國已建成的連拱隧道的數(shù)量較少，缺乏可借鑒的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)。日本及歐美等公路隧道修建技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，連拱隧道出現(xiàn)的歷史較我國要長，已有相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)。本文在綜合分析當(dāng)前連拱隧道發(fā)展的基礎(chǔ)上，依托地下系在研的重大科研項(xiàng)目《連拱隧道關(guān)鍵技術(shù)問題的研究》，以云南省思-小高速公路工程兩座在建的連拱隧道為實(shí)際背景，進(jìn)行了室內(nèi)的平

2、面模型試驗(yàn)。平面模型試驗(yàn)采用了1：100的大幾何比例尺模型，以幾何相似比和容重相似比為基礎(chǔ)相似比，實(shí)現(xiàn)了在彈性范圍內(nèi)控制各物理力學(xué)參數(shù)的全相似性。本文根據(jù)工程背景的主要地質(zhì)條件，確定采用水平巖層的巖體結(jié)構(gòu)，模擬導(dǎo)洞和連拱隧道的開挖工況，考慮地形的偏壓作用等條件，并分別采用無結(jié)構(gòu)襯砌和有結(jié)構(gòu)襯砌兩種模型進(jìn)行了8次試驗(yàn)。以模型試驗(yàn)相似比理論為基礎(chǔ)，本文針對8.30和9.5兩次試驗(yàn)，詳細(xì)分析了模型試驗(yàn)所得到的量測數(shù)據(jù)。同時與模型試

3、驗(yàn)相對應(yīng)，本文進(jìn)行了隧道開挖的計(jì)算機(jī)三維數(shù)值仿真模擬，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)地分析。同時，與模型試驗(yàn)的量測結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證，表明結(jié)果的可信性。最后，在以下幾個方面進(jìn)行總結(jié)和歸納，得出了一些有價值的結(jié)論：(1) 由于開挖而引起的連拱隧道周圍圍巖應(yīng)力變化規(guī)律；(2) 偏壓作用下連拱隧道周圍圍巖應(yīng)力變化規(guī)律；(3) 由于地面超載而引起的連拱隧道周圍圍巖應(yīng)力變化規(guī)律；(4) 確定圍巖壓力的大小以及分布規(guī)律；(5) 根據(jù)