基于蠕變理論的黃土地鐵隧道二次襯砌支護時機研究.pdf

1、隨著國家軌道交通建設(shè)的發(fā)展，作為大城市中不可或缺的交通方式，地鐵隧道在人口眾多的綜合性城市中越來越普及，特別是近些年伴隨淺埋暗挖施工方法的日臻成熟。由于隧道開挖以及蠕變使洞周圍巖的變形變的復(fù)雜，而二次襯砌作為隧道的安全儲備，是隧道施工、運行安全以及運行壽命的首要保障，其合理的支護時機，就顯得特別重要。因此，提出合理的二次襯砌支護時機勢在必行，而且對類似隧道的施工具有重要的參考價值。
　　本文以西安地鐵二號線為工程背景，采用有限元軟

2、件ABAQUS進行隧道開挖模擬，對影響二次襯砌合理支護時機的因素進行總結(jié)，并分析各種影響因素下的結(jié)果，來判斷各種情況下的二次襯砌合理支護時機。本文對隧道二次襯砌的支護時機主要進行了以下研究：
　?。?）對目前國內(nèi)外的研究方法與成果進行列舉分析，并對黃土的蠕變機理以及蠕變理論進行了闡述。
　?。?）根據(jù)黃土的蠕變特性，選取擴展的DRUCKER-PRAGER與蠕變耦合模型，基于圍巖應(yīng)力-應(yīng)變時間曲線，確定了黃土的蠕變參數(shù)。

3、>　?。?）以西安地鐵二號線為背景，對隧道進行二維開挖模擬，對隧道初襯厚度在200mm、250mm、300mm、350mm和400mm下，根據(jù)洞周位移、應(yīng)力與時間曲線，依據(jù)“變形速率”準(zhǔn)則和“極限位移”準(zhǔn)則得出二次襯砌合理支護時機分別為7d、8d、16d、17d和19d。研究成果表明，初襯厚度的變化對二次襯砌支護時機的影響比較顯著，初襯厚度愈大愈可以延遲二次襯砌的支護時機。
　?。?）分別探究隧道初期支護強度在c15、c20、c2

4、5、c30和c35工況下的洞周位移、應(yīng)力與時間關(guān)系，得出各工況二次襯砌合理支護時機分別為7.5d、8.3d、8d、13d和12d。研究成果表明，初期支護強度達到c30時對二次襯砌支護時機延緩較大，之后變化較小。
　　（5）研究隧道埋深和不同洞間距變化對洞周位移、應(yīng)力時間曲線的影響，得出這兩種因素對二次襯砌的支護時機影響規(guī)律。研究成果表明，當(dāng)隧道埋深較淺時，隧道埋深在一定范圍內(nèi)埋深越淺，二次襯砌的施做越可以延遲，但埋深增大到一定程度

5、時，二次襯砌的支護時機基本相同。與埋深因素相比，洞間距的變化對二次襯砌支護時機的影響規(guī)律不是很明顯。
　　（6）基于初襯厚度、初期支護強度、埋深和洞間距中各工況所對應(yīng)的二次襯砌支護時機，應(yīng)用最小二乘法，對二次襯砌支護時機與初襯厚度、初期支護強度、埋深和洞間距之間建立回歸方程。
　?。?）建立三維數(shù)值計算模型，研究不同開挖進尺的拱頂位移與時間曲線，分析得出二次襯砌的合理支護時機。研究成果表明，開挖進尺對二次襯砌合理支護時機影響