深埋隧道復(fù)合支護(hù)與圍巖相互作用分析.pdf

1、深埋隧道在開挖支護(hù)過程中經(jīng)常遇到大變形、高地應(yīng)力巖爆甚至拱頂塌方等工程問題,支護(hù)結(jié)構(gòu)在高地應(yīng)力條件下往往需要承受很大的支護(hù)壓力,因此,對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用進(jìn)行深入研究,優(yōu)化分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)和施作時(shí)機(jī)對(duì)提高工程安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。本文以連云港后云臺(tái)山公路隧道為工程背景,在系統(tǒng)總結(jié)和分析圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)理及圍巖穩(wěn)定性分析理論基礎(chǔ)上,對(duì)隧道開挖支護(hù)過程進(jìn)行了多種工況的數(shù)值模擬。主要內(nèi)容和取得的成果包括以下幾點(diǎn):(1

2、)利用FLAC3D建立數(shù)值模型,對(duì)圓形斷面、矩形斷面、直墻圓拱形斷面以及曲墻式斷面這四種不同隧道斷面的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析比較,確定斷面形式;對(duì)II~V級(jí)圍巖在六種不同埋深下的無支護(hù)開挖進(jìn)行數(shù)值模擬,圍巖參數(shù)依據(jù)相關(guān)規(guī)范分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定,了解無支護(hù)開挖下各級(jí)圍巖的洞周位移及應(yīng)力變化情況,為復(fù)合支護(hù)設(shè)計(jì)分析提供依據(jù)。(2)根據(jù)各工況模擬結(jié)果,繪制隧道拱頂縱向沉降曲線(LDP)和圍巖收斂曲線(GRC),并與經(jīng)驗(yàn)公式比較分析,模擬結(jié)果與理論公式

3、基本相符。總結(jié)各級(jí)圍巖開挖面收斂比隨埋深變化規(guī)律,了解隧道開挖引起的時(shí)空效應(yīng),通過隧道拱頂縱向沉降曲線為確定支護(hù)初始位移提供依據(jù);分析各級(jí)圍巖塑性區(qū)和塑性應(yīng)力隨埋深變化情況,了解圍巖的破壞情況,應(yīng)力集中系數(shù)隨埋深和圍巖級(jí)別的變化情況,支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的壓力介于塑性壓力和最小圍巖壓力之間。(3)針對(duì)隧道工程區(qū)巖體取樣,在室內(nèi)進(jìn)行巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn),繪制相應(yīng)的應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系曲線和莫爾圓,分析巖石試樣的變形及強(qiáng)度特征,確定圍巖的