惡劣地質(zhì)條件下小間距隧道施工的數(shù)值模擬.pdf

1、我國地形、地質(zhì)條件復雜，山嶺區(qū)所占比重極大，高等級公路建設中大量地遇到隧道工程，由于特殊地質(zhì)及地形條件的限制，隧道間距一般都難以滿足普通技術(shù)規(guī)范要求，因此需要采用小凈距隧道及連拱隧道等特殊結(jié)構(gòu)型式。 本文從隧道圍巖壓力入手介紹了圍巖的初始應力狀態(tài)以及圍巖松動壓力的確定方法并介紹了圍巖的破壞模式及其影響因素通過對支護結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用的力學分析，建立了圍巖與支護結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)。再根據(jù)隧道工程的受力特點并對隧道施工過程中洞室穩(wěn)定性與支

2、護結(jié)構(gòu)相互作用機理的深入分析，建立了隧道施工過程的計算模型然后采用彈塑性有限元方法，對隧洞開挖與支護進行模擬，通過對支護進行結(jié)構(gòu)分析，來分析隧道支護的力學性能。 論文以九嶺隧道施工過程中的量測設計及實施為基礎，在現(xiàn)場實測的基礎上，采用大型有限元程序ANSYS，對隧道施工過程、圍巖應力場、位移場以及近距隧道施工相互影響等進行模擬研究，所得結(jié)論與現(xiàn)場數(shù)據(jù)擬合良好。 對于雙層襯砌結(jié)構(gòu)作用的模擬，本文提出了三種接合面相互作用模型

3、，并對其中兩種進行了數(shù)值模擬，一種是用梁單元模擬二次襯砌，一種是用板單元模擬二次襯砌。通過分析并進行對比得出了一些有益的結(jié)論。在對隧道進行開挖和支護過程的模擬中，ANSYS是通過殺死和激活單元來模擬材料的消去和添加。利用單元的這種生死功能，可以簡單有效地模擬隧道的開挖和支護過程。但要注意的是在激活和殺死單元時，自由度的控制。 論文主要進行了Ⅳ級圍巖兩種模型開挖過程的數(shù)值分析，并分別比較了初期支護的最大彎矩值、初期支護的最大軸力值