軟弱圍巖隧道不同開挖方法施工力學響應數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國公路隧道建設規(guī)模的擴大和建設標準的提高,公路建設中會遇到各種情況復雜的軟弱圍巖地段。然而,軟弱圍巖隧道坍方、作業(yè)人員傷亡等事故卻時有發(fā)生。本文主要針對軟弱圍巖隧道的開挖方法對軟弱圍巖隧道圍巖及支護結構力學狀態(tài)做進一步研究。
　　 本文系統(tǒng)分析了軟弱圍巖隧道的地質(zhì)工程特性、影響軟弱隧道圍巖穩(wěn)定性的各種因素、變形破壞特征,并總結了軟弱圍巖隧道開挖的四種施工方法。結合漆樹坡隧道進口軟弱圍巖地段的施工實例,根據(jù)漆樹坡隧道部分典型

2、斷面的量測資料:對圍巖變形位移-時間特征及影響變形原因分析,主要研究成果有:
　　 ①選取漆樹坡隧道軟弱破碎段進行監(jiān)控量測,研究了典型斷面的圍巖位移-時間變形曲線、圍巖位移-空間變化曲線的特點及規(guī)律,對圍巖變形時間效應和空間效應進行分析,得出漆樹坡隧道軟弱圍巖變形特征有:隧道拱頂沉降變形量比周邊水平收斂值大。漆樹坡隧道軟弱破碎的V級圍巖變形的位移變形釋放速率均較為緩慢,Ⅳ級圍巖的圍巖變形的位移變形釋放速率均較為迅速。其中,下臺階

3、開挖時的位移變形釋放速率明顯快于上臺階開挖時的速率。
　　 ②對漆樹坡隧道軟弱破碎的段采用全斷面、上下臺階法、CD法和CRD法的開挖施工過程進行數(shù)值模擬研究。用全斷面法開挖時,由于開挖斷面較大,圍巖約束解除的比較快,雖然位移最終值不是太大,但是變化速度比較快,不利于控制圍巖的變形;采用臺階法開挖上半部時,由于跨度大、矢跨比小,在上臺階的兩個下端會產(chǎn)生很大的應力集中,不利于承受外部荷載,因此支護時要求迅速、及時,支護強度要高并且要

4、注意上、下臺階連接處的加固處理;采用CD法施工時,中壁墻兩端的圍巖和初期支護產(chǎn)生很大的應力集中和拉應力,出現(xiàn)局部破壞,采用此方法時,應注意中壁墻的柔性支護設計;CRD法開挖圍巖時,擾動次數(shù)多,且沒有可靠的中壁墻支護,極不利于圍巖迅速形成承載結構。
　　 ⑨對四種施工方法進行分析比較:四種方法均能保證施工安全且四種開挖方法位移都滿足規(guī)范要求:但通過數(shù)值模擬分析加上考慮到施工工期及經(jīng)濟因素,最后決定對漆樹坡隧道進口段采用上下臺階法開