基于仰拱數(shù)值分析的隧道支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、對于三車道隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)仰拱設(shè)置的必要性一直是學(xué)術(shù)界爭論的焦點(diǎn)：公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D70－2004)認(rèn)為對于Ⅲ級公路隧道，仰拱對隧道穩(wěn)定性起著關(guān)鍵性的作用，應(yīng)該設(shè)置45cm厚仰拱；然而，公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則(JTG/T D70－2010)認(rèn)為，由于Ⅲ1和Ⅲ2級圍巖條件較好，底部可以不設(shè)置仰拱，但Ⅳ1級需設(shè)45cm厚仰拱。這使得高速公路隧道在設(shè)計(jì)時困難很大，加之仰拱施工本身造價高、施工困難，隧道底部又是病害發(fā)生最為嚴(yán)重的部位。因此

2、對特定條件下是否取消仰拱以及可能采取的底部支護(hù)措施這一問題進(jìn)行研究，有著重要的實(shí)際意義。本文就圍繞這兩個主題展開分析。
　　文中采用FLAC3D數(shù)值模擬的方法分析Ⅲ2級和Ⅳ1級隧道支護(hù)設(shè)計(jì)的各個階段。重點(diǎn)對仰拱作用效果進(jìn)行研究，并且對于可以替代仰拱設(shè)置的地方提出兩種新的支護(hù)方案，即在平底隧道底部“加橫梁”和“加基礎(chǔ)梁”。故選取現(xiàn)場條件基本相同的Ⅲ2級和Ⅳ1級圍巖段分別建立四個模型：
　　(1)平底隧道51m；
　　(2

3、)仰拱隧道51m；
　　(3)平底加橫梁隧道51m；
　　(4)平底加基礎(chǔ)梁隧道51m。
　　對比試驗(yàn)?zāi)M的內(nèi)容有：豎向位移、圍巖應(yīng)力、塑性區(qū)范圍、錨桿軸力、二次襯砌結(jié)構(gòu)等，得到以下主要結(jié)論：
　　1.仰拱的施作會使隧道底部位移減小9.225％～10.597%；使隧道周邊圍巖塑性區(qū)體積減小12.803%～43.478%；但是，在錨桿所受軸力和抑制拱頂變形受力方面效果不佳；
　　2.在三車道Ⅳ1級隧道圍巖段，