雙層模筑混凝土襯砌受力與變形特征分析.pdf

1、近年來，隨著西北地區(qū)交通建設(shè)力度的加大，以“千溝萬壑”聞名于世的西北黃土高原地區(qū)，也在穩(wěn)步的進(jìn)行高速鐵路、公路建設(shè)，而隧道在交通線路選擇中的優(yōu)勢使黃土隧道在西北地區(qū)大量建設(shè)。雙層模筑混凝土襯砌結(jié)構(gòu)對圍巖變形、防水的控制均優(yōu)于傳統(tǒng)的噴混+二襯結(jié)構(gòu)，但目前有關(guān)這方面的研究基本沒有，因此，有必要開展雙層模筑混凝土襯砌受力與變形特征研究。
　　本文依據(jù)連霍高速蘭州南繞城定遠(yuǎn)2＃黃土隧道實(shí)際工程，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)力和變形監(jiān)控量測，通過有限元軟件分

2、析了雙層模筑混凝土襯砌受力和變形規(guī)律，對比研究了不同開挖方法、不同開挖進(jìn)尺、不同臺階長度、不同上臺階高度對雙層模筑襯砌結(jié)構(gòu)受力和變形的影響，優(yōu)選出了較好的變形控制措施。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析定遠(yuǎn)2＃隧道圍巖變形與支護(hù)受力之間的相互作用關(guān)系和特征。結(jié)果表明，定遠(yuǎn)2＃黃土軟弱圍巖隧道具有前期變形速率和變形量大、變形持續(xù)時間長的特征。
　　(2)通過對下穿公路段雙層模筑混凝土襯砌隧道的施工過程進(jìn)行數(shù)

3、值模擬分析，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果小于實(shí)測結(jié)果，分析原因是有限元模型沒有考慮像大拱腳加寬等截面加強(qiáng)的影響，而且無法準(zhǔn)確的知道鋼拱架、一次模筑混凝土承載圍巖壓力的荷載分?jǐn)偙壤?。有限元結(jié)果所表現(xiàn)出的變形和受力規(guī)律可為實(shí)際施工提供有價值的參考和借鑒。
　　(3)臺階長度、開挖進(jìn)尺的變化對隧道圍巖變形及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響較大，考慮到定遠(yuǎn)2＃隧道地處黃土的實(shí)際情況，應(yīng)盡量減小對圍巖的擾動，故建議在開挖過程中對圍巖進(jìn)行及時封閉、避免出現(xiàn)超挖、保證初期支

4、護(hù)強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小開挖的臺階長度，減少對圍巖的擾動次數(shù)，并及時施做仰拱，使隧道襯砌形成封閉結(jié)構(gòu)，對隧道圍巖起到有效的支護(hù)作用。
　　(4)通過三維有限元數(shù)值模擬，分析了隧道在不同的開挖條件下的圍巖變形、支護(hù)受力和施工進(jìn)度情況，并針對不同變形控制措施進(jìn)行了優(yōu)選對比分析，最終得出了最優(yōu)的施工方案。首先，對三臺階七部開挖法、三臺階法、CD法、兩臺階法四種開挖工法進(jìn)行有限元對比分析，建議采用兩臺階環(huán)形預(yù)留核心土開挖工法。其次，