長大山嶺隧道斜井與正洞交叉段數(shù)值模擬及分析.pdf

1、在長大山嶺隧道施工中，斜井與正洞交叉段的臨空面大，受力結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在對開挖方法的確定、交叉段處巖土體的加固支護(hù)，以及施工監(jiān)控量測方面均有特殊的要求。其受力分析、支護(hù)措施、施工步序、控制爆破等的理論研究尚不完善，還處于總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)階段，因此，結(jié)合工程實(shí)踐研究和分析長大隧道交叉段施工力學(xué)行為，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。交叉段開挖完后，交叉段兩側(cè)正洞的開挖將再一次引起斜井與正洞交叉段巖體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力釋放和重分布，造成該段巖體和支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)行為發(fā)

2、生變化，而斜井與正洞相交角度的不同，對交叉段巖體和初支結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為產(chǎn)生的影響也將不同。
　　然而，目前國內(nèi)外關(guān)于長大隧道斜井與正洞交叉段在施工狀態(tài)下的力學(xué)行為研究還較少，因此，開展長大隧道斜井與正洞交叉段的開挖、初期支護(hù)應(yīng)力和變形的研究，分析斜井與正洞相交角度對交叉段及正洞普通段應(yīng)力和變形的影響，無論是對理論體系的完善，還是對長大隧道的建設(shè)均具有十分重要的意義。
　　本文以廈深鐵路大南山隧道為工程背景，針對Ⅲ級圍巖，采用數(shù)

3、值模擬方法，建立了斜井與正洞交角分別為30°、60°、90°，以及大南山隧道1＃斜井與正洞交叉段雙聯(lián)方案等四個(gè)模型，分析了斜井與正洞相交角度對交叉段圍巖的應(yīng)力、塑性區(qū)、噴射混凝土的應(yīng)力、隧道的變形的影響，比較了單斜井正交方案和雙聯(lián)方案力學(xué)行為上的不同。
　　研究發(fā)現(xiàn)，對于交叉段圍巖最大主應(yīng)力σ1，相交角度越小，交叉段剛開挖完時(shí)最大拉應(yīng)力越大，當(dāng)角度由90°變成60°時(shí)，增加3％，當(dāng)角度由60°變成30°時(shí)，增加68％，相交角度越小

4、，拉應(yīng)力增長越快;對于交叉段圍巖最小主應(yīng)力σ3，相交角度越小，交叉段最大壓應(yīng)力越大，在交叉段剛開挖完的情況下，當(dāng)角度由90°變成60°時(shí)，增加49％，當(dāng)角度由60°變成30°時(shí)，增加40％;在交叉段兩側(cè)正洞貫通后，當(dāng)角度由90°變成60°時(shí)，增加41％，當(dāng)角度由60°變成30°時(shí)，增加30％;對于交叉段圍巖的塑性應(yīng)變最大值，相交角度30°比60°和90°大了一個(gè)數(shù)量級，而相交角度60°和90°交叉段處的塑性應(yīng)變最大值相差不大;對于交叉段