棚洞結(jié)構(gòu)體、回填緩沖體與山體的適應(yīng)性研究.pdf

1、隨著我國(guó)公路建設(shè)的發(fā)展，城市公路基本上能滿足人們的通行出行，公路建設(shè)逐漸走進(jìn)山區(qū)，我國(guó)是一個(gè)多山地的國(guó)家，山區(qū)公路隧道開(kāi)始出現(xiàn)并逐漸向著更長(zhǎng)、更大的方向發(fā)展，在山區(qū)公路隧道蓬勃發(fā)展的過(guò)程中，減少深挖高填、保護(hù)公路景觀和生態(tài)維護(hù)也成了更高的指導(dǎo)方針。
　　棚洞的出現(xiàn)在山區(qū)公路環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)方面具有重要的意義。在山區(qū)公路路線走廊困難地段、沿河岸溝谷地、路線傍山布置地段，構(gòu)造物應(yīng)順應(yīng)地勢(shì)，提倡設(shè)置棚洞、半隧道結(jié)構(gòu)，達(dá)到保護(hù)邊坡和自然環(huán)境

2、的目的。棚洞結(jié)構(gòu)將傍山邊坡的錨噴支護(hù)與棚洞結(jié)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成完整的受力體系與環(huán)保型邊坡支擋結(jié)構(gòu)。
　　本文以廣東省江門至羅定高速公路金中山棚洞作為依托，對(duì)高速公路環(huán)保型建設(shè)技術(shù)開(kāi)展專題研究工作。通過(guò)對(duì)不同邊坡荷載釋放率和回填體的剛度分類分組，對(duì)比分析棚洞結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化規(guī)律。從而研究棚洞結(jié)構(gòu)體、回填緩沖體及邊坡體之間的相互作用機(jī)理和適用性。
　　本論文的研究?jī)?nèi)容主要分為如下幾個(gè)方面:
　?、倏偨Y(jié)歸納國(guó)內(nèi)外近些年的棚

3、洞結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀，比較系統(tǒng)的總結(jié)了棚洞結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及棚洞結(jié)構(gòu)的分類;充分證明了棚洞結(jié)構(gòu)不僅能節(jié)省填挖工程量，更能很自然的融入環(huán)境并與之結(jié)合為一體。
　?、诶肕idas/GTS有限元分析軟件，通過(guò)建立棚洞結(jié)構(gòu)物理力學(xué)模型，比較分析了不同形式棚洞結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn);并對(duì)不同形式棚洞的適用性做了總結(jié)。
　?、坩槍?duì)依托工程，利用Midas/GTS有限元分析軟件對(duì)棚洞結(jié)構(gòu)體、回填緩沖體及邊坡體之間的相互作用機(jī)理和適用性展開(kāi)研究。研究表明:<

4、br>　　1)在相同邊坡條件和相同回填材料條件下，隨著荷載釋放率的增大，即棚洞施作較晚，棚洞內(nèi)力較小，施作較早，棚洞內(nèi)力較大。因此從棚洞結(jié)構(gòu)內(nèi)力角度考慮，棚洞應(yīng)等邊坡變形完后再施作。而邊坡坡頂位移、坡頂拉應(yīng)力、坡腳塑性區(qū)越大，表明邊坡穩(wěn)定性越差，因此從邊坡穩(wěn)定性角度考慮，棚洞應(yīng)及早施作。設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮，既使得棚洞內(nèi)力較小，又使得邊坡穩(wěn)定性較好，必須選擇合適的棚洞施作時(shí)機(jī)，可以通過(guò)邊坡監(jiān)控量測(cè)的方法來(lái)確定。
　　2)在相同邊坡條件

5、和相同棚洞施作時(shí)機(jī)下，隨著回填土石剛度的增大，棚洞內(nèi)力較小，當(dāng)剛度在5000MPa時(shí)，棚洞結(jié)構(gòu)彎矩值達(dá)到最小值;剛度超過(guò)5000MPa后，彎矩值還有所增加，但是增加很緩慢。棚洞軸力和剪力值一直呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。但達(dá)到5000MPa后減小不是很明顯。隨著回填土石剛度的增大，邊坡坡頂位移、坡腳塑性應(yīng)變?cè)叫?，邊坡穩(wěn)定性越好。因此，棚洞結(jié)構(gòu)與邊坡之間可以考慮采用彈性模量在5000MPa以上的材料回填，如C10片石混凝土(片石飽和抗壓強(qiáng)度大于等于3