隧道緊急停車帶施工工法計算機模擬分析及變形預(yù)測研究.pdf

1、當(dāng)前我國大規(guī)模的隧道建設(shè)中，軟弱圍巖隧道緊急停車帶由于斷面大，圍巖性質(zhì)差，在其設(shè)計與施工過程中存在許多難題，通常表現(xiàn)為圍巖變形大，甚至發(fā)生坍塌等安全事故，主要原因在于隧道圍巖特別是軟弱圍巖的變形機制、發(fā)展演化規(guī)律等認(rèn)識不足，采取的控制技術(shù)與方法缺乏針對性等。因此，本文綜合運用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測等方法，結(jié)合秦嶺Ⅰ號隧道工程實例，對隧道緊急停車帶的施工工法和圍巖變形的預(yù)測進行系統(tǒng)研究，取得了具有一定價值的研究成果，主要有：

2、　　通過對ANSYS軟件在隧道工程中應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，深入研究ANSYS分析隧道開挖過程中單元生死功能的注意事項以及實現(xiàn)方法，并結(jié)合秦嶺Ⅰ號高速公路隧道，針對該隧道緊急停車帶跨度大、斷面面積大、圍巖類別低的特點，利用計算機技術(shù)編制一定程序優(yōu)化了單元的“殺死”和“激活”功能，分別對雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和三臺階法情況下的圍巖變形進行數(shù)值模擬，得出隧道在兩種工法下的圍巖應(yīng)力重新分布情況，使得巖體開挖和襯砌施加的模擬分析更加符合工程實際，對類似工程具有一

3、定的指導(dǎo)和借鑒意義。
　　其次，通過對秦嶺Ⅰ號隧道緊急停車帶Ⅱ級圍巖段施工工法的優(yōu)化分析，應(yīng)用改進的計算方法可方便計算出兩種施工工法隧道圍巖受力和變形情況，計算結(jié)果表明，三臺階法在圍巖的受力和變形方面要優(yōu)于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，并能較好地避免局部塌方事故的發(fā)生。而從工程造價和施工工期方面考慮，三臺階法要比雙側(cè)壁導(dǎo)坑法更具優(yōu)越性，最終確定三臺階法作為秦嶺Ⅰ號隧道緊急停車帶的施工方法。
　　最后，將灰色理論的預(yù)測模型應(yīng)用于隧道圍巖變形的