郑西客运专线秦东大断面黄土隧道施工方法的三维数值模拟分析.pdfVIP

·隧道 / 地下工程 · 郑西客运专线秦东大断面黄土隧道施工方法的 三维数值模拟分析 涂齐亮 , 董福云 (中铁一局集团有限公司技术研发中心 , 西安 　7 10054) 摘 　要 :根据黄土隧道工程地质特征 ,结合郑西客运专线秦东 松散 —稍密一中密 ,含水量较小 ,一般 5% ～150% , 易 大断面黄土隧道在施工过程中遇到的困难和问题 ,运用三维有 产生天生桥和陷穴 。由于其垂直节理发育 ,在垂直节 限元数值模拟分析方法 ,对弧形导坑 、CRD 及双侧壁施工方法 理面上因节理切割形成竖向软弱面 ,软弱面之间黏聚 进行数值模拟计算 ,并与实际监测的结果进行对比分析 ,总结 力很小 ,多个软弱面互相切割 ,形成与周边围岩黏聚力 了几种工法的施工阶段大断面黄土隧道结构的受力状态和力 很小的棱体 ,在下部开挖隧道时形成临空面 ,受开挖扰 学行为 ,实现了大断面黄土隧道快速掘进施工的目标 ,为解决 动 ,在重力的作用下棱体塌落易形成塌方 。 黄土隧道施工提供了较好的技术保证 。 关键词 :秦东隧道 ; 大断面黄土隧道 ; 施工方法 ; 三维数值 老黄土隧道一般覆于新黄土之下 ,埋深较大 ,含水 模拟 量为 15% ～40% ,与隧道位置原始地应力相比,其围 中图分类号 : U238; U455　　文献标识码 : A 岩强度低 ,围岩容易发生屈服形成塑性区 ,若无支撑或 文章编号 : 1004 - 2954 (2009) S1 - 0129 - 04 支护强度不足围岩蠕变过大 ,会脱落形成塌方 。 2 　大断面黄土隧道三维数值模拟 郑西客运专线是我国在黄土地区修建的第一条客 运专线 ,是为缓解我国铁路运输最繁忙的主干线之一 2 1　计算概况 的陇海铁路郑州至西安段的运输能力 , 以实现客货分 秦东大断面黄土隧道断面面积达到了 163 m2 ,开挖 线运输 ,形成大能力快速度的客运通道而修建 ,在我 跨度为 152 m 。主要涉及地层为新老黄土 。超大断面 国 ,高速客运专线 、高速客货混运线的研究才刚刚起 隧道的结构受力是很复杂的,再加上黄土的特殊性质 , 步 ,对黄土地区铺设高速铁路的研究可以说是处在空 因此 ,有必要对施工过程的结构受力进行分析 ,并对施 白阶段 。大断面黄土隧道作为客运专线的重要组成部 工方案进行优化 。为掌握隧道在开挖过程中引起的地 分 , 同时也是修建客运专线的难点[ 1 ] 。断面面积大 、 层变形、地表沉降和支护结构的力学状态 ,特别是隧道 设计标准高及黄土的特殊性都决定了黄土隧道的修建 施工顺序对围岩稳定的影响 ,对隧道结构的开挖过程进 从设计到施工都会遇到大量的困难和 问题 [ 2 ] 。对于 行三维数值模拟计算和分析是有必要的。实践证明,有 大断面黄土隧道的设计及施工 ,现行的铁路隧道设计 限元数值模拟计算的结果能够有效地指导隧道施工 ,为 规范显然己不适合 ,也没有现成的工程可类比。因此 保证隧道施工安全和工程质量起到重要作用 。 对大断面黄土隧道进行深入系统的研究己显得非常迫 计算所采用 的有 限元是一种离散化 的数值解 切 ,开展大断面黄土隧道的研究工作有着重要的现实