大跨度小間距隧道圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著高等級公路的飛速發(fā)展，公路隧道也呈現(xiàn)出數(shù)量快速增長、形式層出不窮的趨勢，大跨度小凈距隧道代表著公路隧道發(fā)展的一個方向。大跨度小凈距隧道具有提高了公路的通行能力，克服工程場地的限制等多方面優(yōu)點，但是其結(jié)構(gòu)形式也決定了這種隧道具有施工難度大，安全風(fēng)險高等問題。本文將結(jié)合東莞市虎門鎮(zhèn)牛頭山隧道，對雙向八車道小凈距隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行研究，以期優(yōu)化設(shè)計和施工。
　　從彈塑性力學(xué)角度，對圍巖初始地應(yīng)力場、圓形洞室開挖后圍巖應(yīng)力、塑性區(qū)應(yīng)力

2、與半徑進(jìn)行分析，明確隧道開挖后圍巖受力機理，進(jìn)一步引入雙剪理論，推導(dǎo)在考慮中間主應(yīng)力條件下圍巖塑性區(qū)半徑和位移。結(jié)合牛頭山隧道施工監(jiān)控及現(xiàn)場測試資料，對隧道關(guān)鍵部位的位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明施工過程中應(yīng)該重點加強中間巖柱和拱腰的支護(hù)。
　　建立有限差分模型，計算大跨度小凈距隧道在臺階法、雙側(cè)壁法和單側(cè)壁法施工條件下中間巖柱的受力、塑性區(qū)分布情況，分析表明Ⅴ級圍巖條件下，雙側(cè)壁法對控制圍巖位移和保護(hù)中間巖柱穩(wěn)定性較

3、為有利，而臺階法則不適用于Ⅴ級圍巖。
　　建立無支護(hù)隧道模型，以塑性區(qū)不貫通為判據(jù)，分析了Ⅴ級圍巖條件下無支護(hù)隧道最小合理間距，而Ⅳ級圍巖條件下無支護(hù)隧道最小合理間距則采用新引入的屈服接近度來分析。此外，還建立了有支護(hù)條件下的隧道模型，分析了在Ⅴ級圍巖條件下最小合理間距。
　　通過三維模型對不同施工間距下循環(huán)開挖過程進(jìn)行模擬，分析各循環(huán)步應(yīng)力應(yīng)變值變化規(guī)律，結(jié)果表明，開挖進(jìn)深對目標(biāo)斷面的影響主要集中在開挖面后一倍洞跨范圍內(nèi)，