小净距隧道合理净距的研究.pdfVIP

小净距 隧道合理净距 的研 究 周玉鑫 于晓彤 阎良平 摘 要：利用MIDAS／GTS有限元软件进行隧道开挖过程的模拟，通过改变隧道间的净距值，分析 了隧道围岩的位移、主 应力分布与净距之间的关系，得出了适用于本文研究的小净距隧道工程的合理净距建议值。 关键词：小净距，位移，主应力，数值模拟 中图分类号：U452．2 文献标识码：A O 引言 2．1 围岩位移分析 由于小净距隧道所采用的隧道净距设计值都小于规范规定 研究表明，采用不同开挖方法进行施工时，隧道周围围岩的 的分离式双洞隧道的最小净距值，所以在小净距隧道施工时，中 最大位移基本上集 中在拱顶、边墙和边墙底角等几个特殊位置， 夹岩柱厚度必然小于普通分离式双洞隧道。研究表明，净距过小 所 以对不同净距工况下的洞周围岩位移进行 比较时，选取这几个 可能会造成岩柱主应力集中，导致失稳 ，而隧道中夹岩柱的稳定 关键点的位移值进行比较分析，见图1。各种净距工况下隧道洞 性是决定小净距隧道整体稳定性的关键因素，因此选择确定合理 周围岩 l0个关键点的水平位移和竖向位移变化 曲线见图2。 的隧道净距值是小净距隧道工程设计的关键所在。 表 1 小净距隧道力学参数 本文结合某高速公路Ⅳ级围岩段小净距隧道的工程资料和 围岩等级 内容 点GPa kN ·in一 6／(。) c／MPa 围岩 1．5 O．32 20 30 O．6 前人对于小净距隧道合理净距的研究成果 ，分别对隧道净距为 锚杆 l90 0．3 79 0．3D，0．4D，0．5D，0．6D，0．7D(D为隧道的开挖跨度)时的隧道开 Ⅳ 一 衬 C25 25 0 喷射混凝土 ． 25 23 挖施工过程进行有限元数值模拟，从而获得该工程的最小合理隧 二衬 C25 30 0 道净距值，为其他类似工程实际提供有益的参考。 钢筋混凝土 ． 2 25 1 隧道数值模拟 从计算结果分析得出：在净距为0．4D一0．7D工况下进行隧 数值模拟之前，根据实测资料对隧道要素进行了一些合理的 道开挖时，隧洞周边围岩关键点处的水平位移变化 曲线基本相 简化和假设。由于隧道长度方向远大于径向，所以取为平面应变 似，由图2a)看出：只有净距为0．3D时的围岩8号、9号点处有较 问题，并认为围岩是各向同性，且初始应力只计 自重应力 ，不考虑 大的水平位移，8号点是后行洞的拱顶围岩位置，9号点是后行洞 构造应力，锚杆和衬砌变形在弹性范围内，故计算模型采用弹性 边墙与拱腰的衔接处，说明在净距值为0．3D时，隧道开挖对洞周 模型，围岩则采用经典的Drucker．Prager弹塑性本构模型。隧道 围岩的影响较大，会导致较大的水平方向位移，不利于围岩的稳 主要参数见表 1。隧道开挖采用单侧壁导坑法。 定性。由图2中显示的数值可以看出：各关键点的水平位移变化 2 结果分析 趋势都是向隧道内部收缩的，这与现有的很多实际工程的现场监测 6 4 2 O 结果及采用不同施工方法开挖时的计算结果相同，计算结果得出： 表2 不同净距工况下洞周围岩最大第一、第三主应力 MPa 咖 咖 各净距工况下的围岩水平位移曲线发生突变的位置都在2，4，7，9