小間距隧道動態(tài)施工力學(xué)研究.pdf

1、小間距隧道是在特定地形條件下修建隧道的理想選擇之一，在隧道建設(shè)中發(fā)揮了積極作用。作為分離式隧道的有效補充型式，小間距可有效解決分離式隧道最小凈距要求所帶來的展線不靈活、占地面積大、高邊坡等突出問題。但是，小間距隧道的應(yīng)用和研究尚處于起步階段，施工過程中的力學(xué)特性和規(guī)律、洞室之間的相互影響等問題還缺乏系統(tǒng)和全面的研究，其設(shè)計理論和施工方法遠(yuǎn)未成熟，無法滿足工程的實際需要。本文以云南羅富高速公路段的平年隧道為工程背景，利用室內(nèi)試驗、相似模型

2、試驗、數(shù)值模擬及現(xiàn)場監(jiān)控量測等方法，對雙洞、四車道小間距隧道的施工力學(xué)特性進行了較為全面的研究。 首先，通過專題調(diào)研、現(xiàn)場取樣、室內(nèi)試驗，對隧道所在處地質(zhì)條件有了進一步的認(rèn)識。利用相似理論開展了平面應(yīng)變狀態(tài)下的相似模型試驗，并進行了相應(yīng)的數(shù)值模擬計算。研究得到了開挖過程中的小間距隧道圍巖的應(yīng)力分布與變形變化的規(guī)律，對隧道之間相互影響的表現(xiàn)形式和力學(xué)機理有了較為全面的認(rèn)識。 其次，應(yīng)用大型有限元軟件Msc.Marc對不同影

3、響因素下小間距隧道的力學(xué)特性進行了數(shù)值模擬分析，得到了圍巖級別與施工方法、隧道埋深、兩隧道之間相對位置、偏壓角度等因素對小間距隧道的相互影響及施工力學(xué)特征的影響作用規(guī)律，指出偏壓荷載是小間距隧道開挖順序引起施工力學(xué)變化的根本原因。 利用MSC.Marc軟件對采用臺階法施工的小間距隧道施工全過程進行了三維彈塑性模擬計算，重點分析了左右洞掌子面距離和臺階長度這兩個重要因素的影響。得到了在掌子面掘進過程中，圍巖和支護結(jié)構(gòu)的受力及變形隨