特長隧道右線洞口穩(wěn)定性分析

1、作者簡介：男，歲，現(xiàn)為，主要從事工作龍?zhí)端淼烙揖€洞口穩(wěn)定性分析龍?zhí)端淼烙揖€洞口穩(wěn)定性分析中鐵十四局集團(tuán)有限公司摘要摘要：選取龍?zhí)端淼烙揖€出洞口的淺埋偏壓地段為研究區(qū)域，采用有限差分法模擬了該段的開挖與支護(hù)，分析了開挖支護(hù)后圍巖的應(yīng)力場、位移場及塑性區(qū)特征，得出了一些有益的結(jié)論，對(duì)工程的后續(xù)施工具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：隧道工程淺埋偏壓開挖穩(wěn)定性STABILITYANALYSISOFTHEOUTLETOFLONGTANTUNNELRIG

2、HTLINEAbstractFLAC3DisusedtosimulatetheexcavationsupptingprocessoftheexitsectionofLongtantunnelundertheconditionofshallowcoverunevenpressure.Someconclusionsaregainedthroughanalyzingtheactersofstressdisplacementvectplasti

3、czoneofsurroundingrockafterexcavation.Itwillbeusefulftheconstructionoftheproject.Keywdstunnelingengineeringshallowcoverunevenpressureexcavationstability1概述龍?zhí)端淼牢挥跍貒乐鞲删€湖北宜昌至恩施公路白氏坪至榔坪段，隧道全長8.695km，為上下行分離的雙洞四車道隧道，隧道中線線間距為

4、50m，為全線控制性工程。左右線隧道內(nèi)縱坡為1.50％的單向坡，最大埋深為500m，計(jì)算行車速度為80Kmh，隧道內(nèi)路面采用水泥砼路面。本次模擬的是龍?zhí)端淼烙揖€出口段(YK74085～YK74035)，該段位于宜昌市長陽縣榔坪鎮(zhèn)長豐村青巖溝與龍?zhí)稖辖粎R口處，埋深較淺，圍巖地質(zhì)條件較差，巖性較弱，節(jié)理、裂隙水發(fā)育，且呈明顯的偏壓地形。本文模擬了該段的開挖支護(hù)全過程，通過對(duì)結(jié)算結(jié)果的全面分析，得到了一些有益的結(jié)論，對(duì)后續(xù)工程有一定的指導(dǎo)意義

5、。2FLACFLAC3D3D簡述簡述FLAC3D(FastLagrangianAnalysisofContinuain3dimension)程序是由美國Ita公司開發(fā)的三維顯式有限差分程序，它可以模擬巖土或其他材料的三維力學(xué)行為。FLAC3D將計(jì)算區(qū)域分為若干個(gè)六面體單元，每個(gè)單元在給定的邊界條件遵循指定的線性或非線性流動(dòng)，而單元網(wǎng)格及結(jié)構(gòu)可以隨著材料的變形而變形，這就是所謂的拉格朗日算法，這種算法非常適合于模擬大變形問題。FLAC3D

6、采用了顯式有限差分格式來求解場的控制微分方程，并采用了混合單元離散模型，可以準(zhǔn)確的模擬材料的屈服、塑性流動(dòng)、軟化直至大變形，尤其在材料的彈塑性分析、大變形以及模擬施工過程等領(lǐng)域有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。因此，F(xiàn)LAC3D現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于巖土工程的各個(gè)領(lǐng)域[110]。3地質(zhì)地質(zhì)條件條件龍?zhí)端淼牢挥趽P(yáng)子淮地臺(tái)上揚(yáng)子臺(tái)坪內(nèi)的五級(jí)構(gòu)造單元—長陽背斜的北翼，該背斜屬秦昆構(gòu)造體系，軸線近東西走向，為區(qū)內(nèi)最大的構(gòu)造形跡。隧道穿越段地層呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，背斜

7、東段地層產(chǎn)狀較平緩，傾角在15左右，兩翼較陡，傾角一般在30～45，呈寬闊的箱形褶皺；背斜西邊墻位移遠(yuǎn)大于右邊墻位移，即靠近山體一側(cè)的位移大。最大水平位移發(fā)生在左側(cè)拱腳處，量值為1.936cm。拱頂水平位移為1.117cm，豎向位移為0.841cm。水平位移大于豎向位移，也說明了該段偏壓的存在。拱頂及邊墻等部位的最大位移值均在允許的范圍之內(nèi)，滿足施工、安全等要求。圖3給出了YK74082.5剖面的位移矢量圖。圖3YK74082.5剖面位

8、移矢量圖Fig.3DisplacementvectofprofileYK74082.5經(jīng)開挖卸載以后，隧道周圍應(yīng)力進(jìn)行二次重分步，最終應(yīng)力場表明，隧道周圍法向應(yīng)力減小，切向應(yīng)力增大，在隧道底板小范圍內(nèi)出現(xiàn)拉應(yīng)力，量值為26.68KPa。在兩側(cè)邊墻底部與底板相交處最大主應(yīng)力為－0.15MPa，隧道周圍其他部位最大主應(yīng)力為－0.1～－0.05MPa。最小主應(yīng)力在左邊墻底部較大，主壓應(yīng)力值達(dá)到最大值為－0.4MPa其余部位的最大壓應(yīng)力多為－0

9、.3MPa左右。YK74082.5剖面最大主應(yīng)力圖和最小主應(yīng)力圖分別見圖4和圖5。隧道開挖后，在底板、左邊墻以及拱頂小范圍內(nèi)產(chǎn)生了塑性區(qū)。塑性區(qū)主要集中在底板以及左邊墻附近，拱頂處塑性區(qū)較小。邊墻及拱頂處塑性區(qū)寬度約為1m，底板塑性區(qū)寬度約4m，塑性破壞均為剪切破壞。從總的分析結(jié)果來看，采用這種臺(tái)階法施工方案是合理可行的。7現(xiàn)場監(jiān)控量測資料分析現(xiàn)場監(jiān)控量測資料分析YK74082.5斷面拱腳水平收斂量測結(jié)果見圖6，拱頂下沉結(jié)果見圖7。圖4

10、YK74082.5剖面最大主應(yīng)力等值線圖Fig.4MaximumprincipalstresscontourofsectionYK74082.5圖5YK74082.5剖面最小主應(yīng)力等值線圖Fig.5MinimumprincipalstresscontourofsectionYK74082.5圖6YK74082.5監(jiān)測斷面周邊收斂Fig.6PeripheralconvergenceofsectionYK74082.5FLAC3D2.00I

11、tascaConsultingGroupInc.MinneapolisMinnesotaUSAStep12468ModelPerspective13:03:50SunDec262004Center:X:1.417e000Y:9.089e001Z:2.600e001Rotation:X:90.000Y:0.000Z:0.000Dist:1.691e002Mag.:1.95Ang.:22.500PlaneOrigin:X:0.000e000

12、Y:0.000e000Z:4.850e001PlaneNormal:X:0.000e000Y:0.000e000Z:1.000e000ContourofSMaxPlane:onGradientCalculation6.2022e005to5.5000e0055.5000e005to5.0000e0055.0000e005to4.5000e0054.5000e005to4.0000e0054.0000e005to3.5000e0053.5

13、000e005to3.0000e0053.0000e005to2.5000e0052.5000e005to2.0000e0052.0000e005to1.5000e0051.5000e005to1.0000e0051.0000e005to5.0000e0045.0000e004to0.0000e0000.0000e000to1.6683e004FLAC3D2.00ItascaConsultingGroupInc.MinneapolisM

14、innesotaUSAStep12468ModelPerspective13:06:21SunDec262004Center:X:1.417e000Y:9.089e001Z:2.600e001Rotation:X:90.000Y:0.000Z:0.000Dist:1.691e002Mag.:1.95Ang.:22.500PlaneOrigin:X:0.000e000Y:0.000e000Z:4.850e001PlaneNormal:X:

15、0.000e000Y:0.000e000Z:1.000e000ContourofSMinPlane:onGradientCalculation8.1032e005to7.0000e0057.0000e005to6.0000e0056.0000e005to5.0000e0055.0000e005to4.0000e0054.0000e005to3.0000e0053.0000e005to2.0000e0052.0000e005to1.000