大坡度隧道斜井施工力学的数值模拟研究.pdfVIP

铁 道 建 筑 20 RailwayEngineering 文章编号：1003—1995(2011)01—0020-04 大坡度隧道斜井施工力学的数值模拟研究 王玉锁 ，唐建辉 (1．中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043；2．西南交通大学 峨眉校区，四川 峨眉 614202) 摘要：大坡度隧道斜 井施工难度大，选择合适的施工方法是保证工程安全、快速完成的前提 。以某公路 隧道大坡度斜井为研 究对象，对斜井的开挖施工及支护结构安全性进行有针对性的研究，其研究成果直 接为工程服务 ，并为今后类似地下工程的修建提供参考依据。 关键词 ：隧道 斜井 数值模拟 中图分类号：U455．8 文献标识码：A 随着我国高速和高等级公路设计标准的提 高，隧 开挖 24m一下台阶开挖 21m一上台阶开挖 27m一下 道也越来越长 ，尤其是四川、重庆、云南 、广西等西部边 台阶开挖 24m一上台阶开挖 3Om一下台阶开挖 27m 远山区的高速公路更是如此。现有射流风机技术满足 一下台阶开挖 30m一斜井开挖完成一二次衬砌完成。 不了高速公路长大隧道的运营通风需要 ，采用竖井、斜 井等辅助运营通风的隧道越来越多。如大相岭隧道斜 井是雅泸高速公路大相岭特长隧道的运营专用通风巷 道 ，工程 位 于雅 安 市汉 源 县 境 内。斜 井 左 线 全长 909．378m，倾角 17．28。，开挖断面面积 55．86～72．13 m ；右线全长912．698m，倾角 16．49。，开挖断面面积 55．86～72．13nq [ 。 本文根据斜井施工中所经过的Ⅳ级围岩地质情 况，结合所采用的Ⅳ型支护措施分别进行 了三维数值 模拟分析。研究了不同围岩级别和不同支护措施条件 下隧道初期支护、二次衬砌的安全系数和变形受开挖 影响的规律 。 C25混凝土仰拱40cm 1 模拟工程概况 图 1 斜井支护形式及结构尺寸 Ⅳ级围岩支护参数情况见图 1。隧道开挖的顺序 见 图2。 施工过程描述：① 开挖上 台阶，并施设锚杆及初 期支护；② 在距离上 台阶3m后 ，开挖下台阶部分并 施设锚杆、初期支护 ，进行仰供封闭；③施作二次衬砌 。 在数值模拟中，开挖 30m范围内，所涉及 的开挖 顺序依次为 ：上台阶开挖3m一上台阶开挖6m一下台 图 2 施工工序 阶开挖 3m一上台阶开挖 9m一下台阶开挖 6m一上 台阶开挖 12m一下台阶开挖 9m一上台阶开挖 15in 2 计算情况 一下台阶开挖 l2m一上台阶开挖 18m一下台阶开挖 2．1 力学参数的选取 l5m一上台阶开挖21m一下台阶开挖 l8m一上 台阶 各力学参数如表 1所示。 2．2 建模情况 收稿 13期 ：2010-08·14；修 回13期 ：2010—10-09 模型为三维模型，模型纵向长为 30m，坡度倾角 作者简介 ：王玉锁 (1974一 )，男 ，山西怀仁人 ，副教授 ，博士。 大坡度隧道斜井施工力学的数值模 2l 2011年第 1期 表 l 力学参数表 类别 弹性模量 E／Pa 一 。) ／MPa ／(kN／m ) — 78