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浅埋偏压连拱隧道施工的力学响应分析

向安田 朱合华 丁文其 贾明辉

向安田, 朱合华, 丁文其, 等, 2007. 浅埋偏压连拱隧道施工的力学响应分析. 地质力学学报, 13 (3): 247-254.
引用本文: 向安田, 朱合华, 丁文其, 等, 2007. 浅埋偏压连拱隧道施工的力学响应分析. 地质力学学报, 13 (3): 247-254.
XIANG An-tian, ZHU He-hua, DING Wen-qi, et al., 2007. MECHANIC RESPONSE OF A SHALLOW-EMBEDDED AND DOUBLE-ARCH TUNNEL UNDER PARTIAL PRESSURES DURING CONSTRUCTION. Journal of Geomechanics, 13 (3): 247-254.
Citation: XIANG An-tian, ZHU He-hua, DING Wen-qi, et al., 2007. MECHANIC RESPONSE OF A SHALLOW-EMBEDDED AND DOUBLE-ARCH TUNNEL UNDER PARTIAL PRESSURES DURING CONSTRUCTION. Journal of Geomechanics, 13 (3): 247-254.

浅埋偏压连拱隧道施工的力学响应分析

详细信息
    作者简介:

    向安田(1973-), 男, 博士生, 工程师, 1999年硕士毕业于成都理工大学, 主要从事隧道和边坡方面的研究工作。E-mail:xat1973@sohu.com

  • 中图分类号: U451+.5

MECHANIC RESPONSE OF A SHALLOW-EMBEDDED AND DOUBLE-ARCH TUNNEL UNDER PARTIAL PRESSURES DURING CONSTRUCTION

  • 摘要: 以江西某高速公路一浅埋偏压连拱隧道为背景, 用MARC有限元程序对其出口段进行了动态施工的三维数值模拟。系统研究了塑性区分布和发展、拱顶下沉、正应力与剪应力的集中和转移、中隔墙竖向应力随施工过程的变化规律。研究表明:1.非对称开挖是引起中墙偏压的最关键因素, 初衬和二衬的施作对改善中墙偏压作用不大, 对称开挖才是最有效途径; 2.在浅埋条件下, 拱顶下沉有随埋深增大而增大的趋势, 位移释放在开挖完成、支护之前就已经大部分完成。3.左右洞上台阶开挖后拱顶出现拉应力区, 是易坍方部位, 应超前或及时支护; 4.由于偏压作用, 山脊一侧边墙和中墙墙踵处塑性区更发育, 该侧更易失稳; 5.施工完毕, 隧道两侧边墙附近集中的压应力转移到二衬和仰拱上, 使二者成为应力集中部位, 从而改善了隧道围岩的受力状况。

     

  • 图  1  三维有限元模型网格图

    Figure  1.  3D FEM mesh of the model

    图  2  锚杆和初衬单元剖分图

    Figure  2.  Anchors and first lining in the model

    图  3  左洞拱顶下沉与进洞距离关系曲线图

    Figure  3.  Curves of vault displacement vs.distance for the left tunnel

    图  4  右洞拱顶下沉与进洞距离关系曲线图

    Figure  4.  Curves of vault displacement vs.distance for the right tunnel

    图  5  左洞拱顶下沉与工况步关系曲线图

    Figure  5.  Curves of vault displacement vs.loadcases at different vault points for the left tunnel

    图  6  右洞拱顶下沉与工况步关系曲线图

    Figure  6.  Curves of vault displacement vs.loadcases at different vault poins for the right tunnel

    图  7  Lcase2-Lcase7-Lcase10-Lcase13剪应力集中云图(进洞20m)

    Figure  7.  Shear stress distribution around the tunnel during construction

    图  8  Lcase1-Lcase7-Lcase11 -Lcase13正应力集中云图(进洞20m)

    Figure  8.  Normal stress distribution around the tunnel during construction

    图  9  Lcase2-Lcase7- Lcase11- Lcase13塑性区分布云图(进洞20m)

    Figure  9.  Plastic zone distribution around the tunnel during construction

    图  10  Lcase3-Lcase7-Lcase8-Lcase10-Lcase11-Lcase13中墙σy分布云图(进洞20m)

    Figure  10.  σy distribution of the mid-leading wall during construction

    图  11  中墙横断面(距洞口20m)上部两侧节点σy 随工况步变化曲线图

    Figure  11.  Curves of σy vs.loadcases for the top mid-leading wall nodes on two sides

    图  12  中墙横断面(距洞口20m)下部两侧节点σy随工况步变化曲线图

    Figure  12.  Curves of σy vs.loadcases for the bottom mid-leading wall nodes on two sides

    表  1  模型材料力学参数一览表

    Table  1.   Mechanical parameters of model materials

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出版历程
  • 收稿日期:  2006-11-10
  • 刊出日期:  2007-09-28

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