開(kāi)挖方式對(duì)小凈距黃土隧道圍巖變形影響研究.pdf

1、隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展,穿越黃土的高等級(jí)公路、鐵路隧道越來(lái)越多。小凈距黃土隧道這種介于普通分離式隧道和連拱隧道之間的特殊的隧道結(jié)構(gòu)型式便應(yīng)運(yùn)而生。它充分利用隧道的自承、自穩(wěn)能力,并因凈距較小、線形布置靈活被廣泛應(yīng)用,不僅可以替代連拱隧道,而且在選線、土地征用、環(huán)境保護(hù)等多方面具有很高的經(jīng)濟(jì)和工程價(jià)值。但是由于黃土地區(qū)特殊的工程地質(zhì)情況,黃土隧道事故時(shí)有發(fā)生,而目前黃土隧道的研究整體落后于石質(zhì)隧道,尤其小凈距黃土隧道的研究更是相對(duì)匱乏

2、,其圍巖變形機(jī)理尚不清楚,施工方法也尚待改進(jìn)。
　　 本文針對(duì)小凈距黃土隧道不同開(kāi)挖方式對(duì)圍巖變形的不同影響,利用有限單元法對(duì)小凈距黃土隧道先行洞超前開(kāi)挖距離分別為1.5B、2B、2.5B、3B(B為開(kāi)挖跨度)時(shí)的隧道開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。在保證隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,結(jié)合具體工程的監(jiān)控量測(cè),對(duì)小凈距黃土隧道先行洞合理的超前開(kāi)挖距離進(jìn)行分析,為小凈距黃土隧道先、后行洞的施工提供建議。同時(shí)還比對(duì)了環(huán)形開(kāi)挖留核心土法開(kāi)挖與單側(cè)壁導(dǎo)坑法

3、開(kāi)挖在小凈距黃土隧道施工中的優(yōu)劣,為小凈距黃土隧道開(kāi)挖方式的選取提供參考。另外,本文還通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)比了黃土隧道仰拱采取不同施作距離對(duì)隧道變形產(chǎn)生的不同影響,結(jié)合具體工程的監(jiān)控量測(cè),分析了隧道仰拱施作的合理距離范圍,為隧道仰拱的施工提供建議,以保證隧道開(kāi)挖過(guò)程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
　　 本研究主要內(nèi)容和結(jié)論包括：⑴兩洞間距為1/3 B、2/3B、B采用環(huán)形開(kāi)挖留核心土法開(kāi)挖以及兩洞間距為2/3B采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖時(shí),小凈距黃土隧道先

4、行洞超前開(kāi)挖2.5B時(shí)圍巖的變形和受力狀態(tài)明顯優(yōu)于1.5B和2B,與3B基本相當(dāng),為保證小凈距黃土隧道開(kāi)挖的安全進(jìn)行,建議隧道先行洞超前開(kāi)挖距離宜控制在2.5倍開(kāi)挖跨度以上；⑵采用環(huán)形開(kāi)挖留核心土法開(kāi)挖時(shí),小凈距黃土隧道兩洞間距為1/3B、2/3B、B三種工況時(shí)圍巖的變形和受力狀態(tài)沒(méi)有明顯的優(yōu)劣之分；⑶兩洞間距為2/3B時(shí),小凈距黃土隧道采用環(huán)形開(kāi)挖留核心土法開(kāi)挖優(yōu)于采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖；⑷仰拱距離掌子面3.75B時(shí)圍巖變形顯著；⑸仰拱

5、距離掌子面2B時(shí)的圍巖變形與2.5B時(shí)接近,均較明顯,仰拱距離掌子面2B時(shí)的圍巖變形要優(yōu)于2.5B時(shí)；⑹為保證安全施工,應(yīng)該縮小仰拱與掌子面之間的距離,條件允許時(shí)兩者距離宜控制在2B以?xún)?nèi)。本文利用有限單元法數(shù)值模擬,結(jié)合實(shí)際工程的監(jiān)控量測(cè),對(duì)小凈距黃土隧道先行洞的超前開(kāi)挖距離和小凈距黃土隧道仰拱的施作距離進(jìn)行了探索研究,分析了隧道圍巖在相應(yīng)開(kāi)挖過(guò)程中的變形特點(diǎn),初步提出了兩者各自合理的距離范圍,為小凈距黃土隧道開(kāi)挖方式的選擇和改進(jìn)提供了