重庆长江特大悬索桥隧道锚碇区岩体稳定分析.pdfVIP

重庆长江特大悬索桥隧道锚碇区岩体稳定分析 张 利 洁 一，唐 辉 明 ，茅 兆 祥 ，王 成树 ，景 锋2 (1．中国地质大学(武汉)S-程学院，湖北 武汉430074； 2．长江科学院 水利部岩土力学-9X-程重 点实验室 湖北 武 汉 430010； 3．浙江省 交通规 划设计研 究院 ，浙江 杭 州 310006) 摘要 ：运用三维有限差分法(FLAC一3D)对重庆鱼嘴长江特大桥 的隧道锚碇 区岩体稳定性进行 了数值模拟 ， 分析 了原始 山体 、施工开挖后 以及在主缆荷载、塔基荷载作用下岩体 的变形、应力状 态以及拉应力、塑性 区分 布 ，计算 了各种工况下岩体的稳定性 。根据计算分析结果，对隧道锚碇区岩体稳定性进行综合评价。 目前在 建的大型特大型悬索桥 隧道锚碇不多，加之此软硬岩互层 区建隧道锚 的工程实例非常少见，因此进行该 隧道 锚碇区岩体 的稳定性分析 ，具有一定的工程实用价值和推广借鉴价值 。 关 键 词 ：隧道锚碇 ；岩体稳定性 ；三维有限差分法(FLAC一3D)；特大悬索桥 中图法分类号 ：U448．25 文献标志码 ：A 悬索桥是一种柔性结构 ，主要 由主梁 、缆索 、塔墩 该大桥的隧道锚 区位处长江南岸坡顶平缓丘陵 和锚碇四大部分组成。桥梁 的所有荷载都通过缆索传 区，为剥蚀浅丘地貌 ，地形平缓 ，坡角小于8。。地表多 递到塔墩和锚碇上 ，由塔基和锚碇围(基)岩承担起桥 覆盖第 四系亚粘土层 ，厚度小于 2m，下伏 J2s巨厚层 梁的全部载荷 。锚碇作为悬索桥主要 的承力结构物 ， 状砂岩与粉砂质泥岩，弱风化岩体层 间结合较好 。隧 其是否稳定直接影响着桥梁的稳定 ，因此分析锚碇稳 道锚区开挖隧道壁多为砂岩及粉砂质泥岩组成 。主塔 定性是悬索桥建设 的关键 问题之一。在我 国，现代大 区位处长江南岸斜坡中部 ，为长江岸坡地貌。 跨度悬索桥采用隧道式锚碇的为数不 多，已经建成 的 数值分析方法是 目前最为快捷和方便的一种分析 仅有丰都长江大桥 、忠县长江大桥 、重庆鹅公岩大桥等 手段。本工程采用 FLAC一3D分析 隧道锚洞 、塔基在 很少几座 ，在建 的也仅有贵州坝陵河大桥 、四渡河特大 开挖 ，以及在主缆荷载、塔基荷载作用下岩体 的变形 、 桥 、吉首至茶洞高速矮寨悬索桥等 ，而采用重力式锚碇 应力状态 以及塑性 区分布。 的悬索桥则较多 ，包括西陵长江大桥 、虎门大桥 、江 阴 2 锚碇区岩体的数值分析条件 长江大桥 、香港青马大桥 、汕头海湾大桥 、润扬长江大 桥等。 建立数值模型时用到的锚碇中心线纵剖面如图 1 所示 ，锚碇 区三维计 算模型 网格剖 分图如 图2所示 。 1 工程概况 数值模型中模拟了山体 的弱风化带砂岩与粉砂质泥岩 重庆鱼嘴长江特大悬索桥锚碇区岩体为侏罗系中 互层岩体 ；模拟了锚洞开挖后 ，在围岩一定深度范围内 统粉砂质泥岩，但该隧道锚区为砂岩与泥岩互层 ，软硬 形成的松动圈，该松动圈厚为 2m；建立 了0．5m厚的 相间，而力学性质较弱的泥岩恰好在隧道锚洞中部 出 薄层单元模拟混凝土与 围岩的接触面；采用无厚度的 现 ，锚碇围岩能否提供足够的抗拉拔力 ，是整个桥梁系 接触单元 (interface)模拟桩基础与岩体 的接触 ；锚碇 统稳定的基础。因此进行该隧道锚碇 区岩体的稳定性 混凝土材料作为弹性介质 ，岩体为弹塑性介质。边界 分析，是非常必要的。 条件采用底面三向约束 ，侧面法 向约束 ，地表 自由。计 算模型共剖分 了386972个四面体单元，68060个节 3．1