基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的淺埋偏壓隧道有限元分析.pdf

1、淺埋偏壓隧道常要根據(jù)不同的地形地質(zhì)和圍巖物理力學(xué)指標(biāo)來選擇不同的結(jié)構(gòu)形式、施工方法和相應(yīng)的輔助工程措施。不同地形、地質(zhì)條件和圍巖物理力學(xué)指標(biāo)對隧道的影響程度不同，相互之間還有耦合關(guān)系，給淺埋偏壓隧道設(shè)計(jì)施工帶來很大困難。因而，很有必要分析各種因素對淺埋偏壓隧道的不同影響程度。本文采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，并應(yīng)用ANSYS軟件對淺埋偏壓隧道進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了坡度、埋深、圍巖彈性模量、泊松比、粘聚力和內(nèi)摩擦角對淺埋偏壓隧道的影響，得出

2、了一些對今后淺埋偏壓隧道的設(shè)計(jì)和施工有一定指導(dǎo)意義的結(jié)論。 通過分析，本文主要得出如下結(jié)論： 1)通過正交試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬方案設(shè)計(jì)，可大大減少模擬次數(shù)和計(jì)算量。 2)隨著埋深減小和坡度的增加，隧道的偏壓程度增加；當(dāng)埋深達(dá)到30米時(shí)，坡度對隧道的偏壓影響顯著減小，這與V級圍巖深淺埋隧道臨界值相一致。 3)隧道圍巖在變形過程中不僅有向臨空面位移和頂板土體下沉現(xiàn)象，且有向外側(cè)擠壓移動趨勢。隨著埋深的增加、坡度的

3、減緩，這一趨勢逐漸減弱。當(dāng)埋深為15米，坡度小于1:1.5時(shí)，該趨勢已可以忽略不計(jì)。當(dāng)埋深達(dá)到30米時(shí)，這一趨勢完全消失，轉(zhuǎn)變?yōu)橥鈧?cè)土體對襯砌的擠壓。 4)從隧道開挖支護(hù)直至隧道位移場應(yīng)力場穩(wěn)定，埋深淺側(cè)的錨桿基本上處于受壓狀態(tài)，支護(hù)效果有限。 5)泊松比v和粘聚力C與拱頂豎向位移值關(guān)系密切；彈性模量E和泊松比v與周邊收斂值關(guān)系密切。 6)對隧道應(yīng)力值的影響按大小次序依次是：彈性模量、泊松比、粘聚力、摩擦角。對隧