小凈距空間交叉隧道施工及運(yùn)營安全性研究.pdf

1、本文依托甘肅省蘭州市中川城際鐵路新建北環(huán)隧道上穿蘭州樞紐紅山頂隧道右線近接工程。結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)類比和數(shù)值分析方法，對小凈距空間交叉隧道施工、運(yùn)營過程中的爆破振動、靜力開挖、列車荷載、地震荷載作用下的結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行了分析研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　1、查閱相關(guān)文獻(xiàn)和已有的近接爆破資料，以振速為結(jié)構(gòu)安全的控制標(biāo)準(zhǔn)，制定結(jié)構(gòu)安全振速標(biāo)準(zhǔn)，并劃分安全強(qiáng)弱影響的振速范圍。并對新建隧道爆破作用下的既有隧道爆破振速進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)控量測

2、，以保證爆破施工過程中小凈距空間隧道的結(jié)構(gòu)安全。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場量測振速，應(yīng)用FLAC3d對小凈距空間交叉隧道交叉段的臺階法爆破施工進(jìn)行了模擬，并根據(jù)結(jié)構(gòu)安全的強(qiáng)弱振速范圍，劃分了新建隧道爆破對既有隧道的強(qiáng)弱爆破里程。且對當(dāng)爆破里程位于交叉斷面時(shí)，既有隧道的強(qiáng)影響、弱影響、無影響區(qū)進(jìn)行了劃分。
　　2、基于斷裂力學(xué)的Griffith準(zhǔn)則，提出了判定襯砌開裂的開裂系數(shù)CF(crackfactor)，并劃分了結(jié)構(gòu)安全的CF范圍。隨后采用有

3、限元軟件ANSYS模擬了小凈距空間交叉隧道交叉段的臺階法施工，并結(jié)合襯砌變形、圍巖塑性，規(guī)范襯砌截面安全系數(shù)、開裂系數(shù)CF，從4個方面分析了施工過程中新建隧道、既有隧道襯砌的變形、受力特點(diǎn)，并從安全系數(shù)的角度判斷了交叉隧道結(jié)構(gòu)的安全性。
　　3、將列車荷載考慮為激振力函數(shù)，采用FLAC3D建立運(yùn)營過程小凈距空間交叉隧道的整體模型，模擬了運(yùn)營過程中上方新建隧道通過單輛、雙輛，以及交叉隧道全部通過列車時(shí)3種工況下的動力響應(yīng)。并從隧道結(jié)

4、構(gòu)振速、應(yīng)力2個方面分析了列車荷載作用下的小凈距空間交叉隧道的響應(yīng)特性，并判斷了結(jié)構(gòu)安全性。
　　4、由地震波特征周期和小凈距交叉隧道的場地特征，確定了地震波的設(shè)計(jì)加速度，并選用了國際常用的EICENTRO波的南北波作為交叉隧道的地震波。根據(jù)地震波的傳遞特性，僅考慮單個水平波對交叉隧道影響，即地震波方向垂直新建隧道軸線時(shí)交叉隧道的動力響應(yīng)。從而采用FLAC3D對小凈距交叉隧道的地震動力響應(yīng)進(jìn)行了模擬，并從交叉隧道襯砌受力的角度分析