偏压隧道洞口段复合套拱力学性能研究.pdfVIP

第 34卷第 5期 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 Vo1．34No．5 2013年 1O月 JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower 0ct．2O13 DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2013．05．014 偏压隧道洞 口段复合套拱力学性能研究 薛晓辉，宿钟鸣，孙志杰 (山西省交通科学研究院 黄土地 区公路建设与养护技术交通行业重点实验室，山西 太原 030006) 摘 要 ：为全面掌握偏压隧道洞 口段复合式套拱的力学性能，对林屋隧道进 口洞121段 的复合套拱的桩底应力、桩身 应力、钢架应力及拱顶下沉等进行监测 ，并应用 ANSYS有限元软件对复合套拱的受力情况进行模拟分析． 结果表明：在偏压地形情况下，复合套拱桩基底应力分布不均匀，极易造成基底不均匀沉 降；偏压隧道洞 口 段复合套拱受力情况复杂 ，桩身底部易产生拉应力，拱肩、拱顶部位易产生较大压应力，不利于整体 的稳 定；复合套拱的两侧边桩承受较大的弯矩和轴力，对于提高隧道洞 口整体稳定性有极大作用 ；偏压隧道洞 口段左、右套拱受力差异较大．应针对各 自的受力特点，对偏压复合套拱进行结构优化 ，以充分发挥复合套 拱的优势，提高其经济效益． 关键词 ：偏压隧道 ；复合套拱 ；力学性能；监控量测 ；有限元分析 中图分类号 ：TV554 文献标识码 ：A 文章编号 ：1002—5634(2013)05—0051—04 随着我 国高速公路 的发展及交通量 的不断增 1 工程概况 大 ，大跨度 、大断面、多车道高速公路隧道 的建设 已 成为必然趋势 ，特别是偏压地形条件下超大跨软弱 1．1 工程简介 围岩段公路隧道 ，国内外 的理论研究和工程实践 尚 林屋隧道是乐昌至广州高速公路樟市至花东段 不成熟．隧道洞 口部位 围岩一般比较破碎松散 ，风化 清远北江大桥先行工程 中的新建越岭隧道．该隧道 程度高 ，且偏压隧道洞 口极易形成滑坡、坍塌等．隧 采用双洞单 向 3车道 ，左线长 875．5In，右线长 道洞 口是 隧道的 “咽喉”，它的稳定与否直接关系到 880．0m，为左 、右幅分离 的小近距隧道 ，分离隧道轴 隧道施工 的难易及运营安全…． 线间距 为 19．52m．隧道单 向行 车面跨度达 到 文中复合套拱主要指洞桩法套拱 ，即由边桩 、顶 17．56m，设计行车速度 120km／h ．隧道左 、右线 梁 、顶拱共同构成初期受力体系 ，承受施工过程的荷 进 口洞门型式均为端墙式 ，出口均采用削竹式．洞 口 载 ；在顶盖的保护下可以逐层向下开挖土体 ，施做内 开挖边仰坡设计采用喷 、锚 、网临时防护措施 ，施工 部结构 ，最终形成 由初衬 +内衬组合而成 的永久承 时根据实际开挖情况对边仰坡加强防护． 载体系 ．复合套拱 由于其特殊的结构特性能够很 1．2 地质及地形情况 好地适用于大断面隧道、软弱围岩的隧道洞 口段 、地 根据 区域地质构造 ，隧址区所处的区域在大地 铁站等 ，但 目前复合套拱的设计和施工还处在经验 构造上隶属于湘粤拗皱束，地质构造主要 由一系列 积累的阶段．笔者针对偏压隧道洞 口段 复合套拱 的 的皱褶和断裂组成 ，部分地区有花岗岩侵入 ，在地质 力学性能 ，以林屋隧道为例 ，对其桩底应力、桩身应 历史上是一个历经多次构造变动 ，并经历复杂的地 力、钢架应力及拱顶下沉进行现场监控量测 ，并应用 质演化 的地区．区内断裂构造主要表现为北东 向、