深埋隧道復合支護與圍巖相互作用分析.pdf

1、深埋隧道在開挖支護過程中經常遇到大變形、高地應力巖爆甚至拱頂塌方等工程問題,支護結構在高地應力條件下往往需要承受很大的支護壓力,因此,對支護結構與圍巖的相互作用進行深入研究,優(yōu)化分析支護結構的設計參數(shù)和施作時機對提高工程安全性和經濟性具有重要意義。本文以連云港后云臺山公路隧道為工程背景,在系統(tǒng)總結和分析圍巖與支護結構相互作用機理及圍巖穩(wěn)定性分析理論基礎上,對隧道開挖支護過程進行了多種工況的數(shù)值模擬。主要內容和取得的成果包括以下幾點:(1

2、)利用FLAC3D建立數(shù)值模型,對圓形斷面、矩形斷面、直墻圓拱形斷面以及曲墻式斷面這四種不同隧道斷面的位移場和應力場進行分析比較,確定斷面形式;對II~V級圍巖在六種不同埋深下的無支護開挖進行數(shù)值模擬,圍巖參數(shù)依據相關規(guī)范分級標準確定,了解無支護開挖下各級圍巖的洞周位移及應力變化情況,為復合支護設計分析提供依據。(2)根據各工況模擬結果,繪制隧道拱頂縱向沉降曲線(LDP)和圍巖收斂曲線(GRC),并與經驗公式比較分析,模擬結果與理論公式

3、基本相符。總結各級圍巖開挖面收斂比隨埋深變化規(guī)律,了解隧道開挖引起的時空效應,通過隧道拱頂縱向沉降曲線為確定支護初始位移提供依據;分析各級圍巖塑性區(qū)和塑性應力隨埋深變化情況,了解圍巖的破壞情況,應力集中系數(shù)隨埋深和圍巖級別的變化情況,支護結構所承受的壓力介于塑性壓力和最小圍巖壓力之間。(3)針對隧道工程區(qū)巖體取樣,在室內進行巖石單軸抗壓強度試驗和三軸壓縮試驗,繪制相應的應力–應變關系曲線和莫爾圓,分析巖石試樣的變形及強度特征,確定圍巖的