基于正交試驗設計的淺埋偏壓隧道有限元分析.pdf

1、淺埋偏壓隧道常要根據(jù)不同的地形地質(zhì)和圍巖物理力學指標來選擇不同的結構形式、施工方法和相應的輔助工程措施。不同地形、地質(zhì)條件和圍巖物理力學指標對隧道的影響程度不同，相互之間還有耦合關系，給淺埋偏壓隧道設計施工帶來很大困難。因而，很有必要分析各種因素對淺埋偏壓隧道的不同影響程度。本文采用正交試驗方法進行方案設計，并應用ANSYS軟件對淺埋偏壓隧道進行數(shù)值模擬，分析了坡度、埋深、圍巖彈性模量、泊松比、粘聚力和內(nèi)摩擦角對淺埋偏壓隧道的影響，得出

2、了一些對今后淺埋偏壓隧道的設計和施工有一定指導意義的結論。 通過分析，本文主要得出如下結論： 1)通過正交試驗進行數(shù)值模擬方案設計，可大大減少模擬次數(shù)和計算量。 2)隨著埋深減小和坡度的增加，隧道的偏壓程度增加；當埋深達到30米時，坡度對隧道的偏壓影響顯著減小，這與V級圍巖深淺埋隧道臨界值相一致。 3)隧道圍巖在變形過程中不僅有向臨空面位移和頂板土體下沉現(xiàn)象，且有向外側擠壓移動趨勢。隨著埋深的增加、坡度的

3、減緩，這一趨勢逐漸減弱。當埋深為15米，坡度小于1:1.5時，該趨勢已可以忽略不計。當埋深達到30米時，這一趨勢完全消失，轉變?yōu)橥鈧韧馏w對襯砌的擠壓。 4)從隧道開挖支護直至隧道位移場應力場穩(wěn)定，埋深淺側的錨桿基本上處于受壓狀態(tài)，支護效果有限。 5)泊松比v和粘聚力C與拱頂豎向位移值關系密切；彈性模量E和泊松比v與周邊收斂值關系密切。 6)對隧道應力值的影響按大小次序依次是：彈性模量、泊松比、粘聚力、摩擦角。對隧