分水界隧道偏壓段襯砌受力分析

《分水界隧道偏壓段襯砌受力分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)192公路與汽運(yùn)Highways&AutomotiveApplications第4期2008年7月分水界隧道偏壓段襯砌受力分析賀勝軍(湖南華罡交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖南長(zhǎng)沙410076)摘要：高速公路隧道洞口段常存在淺埋、偏壓等不利因素，在進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要特別考慮。文中針對(duì)分水界隧道洪江端V級(jí)圍巖淺埋、偏壓段隧道襯砌結(jié)構(gòu)，選取典型斷面，運(yùn)用有限差分軟件FLAC20進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析了隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特征，進(jìn)行了支護(hù)參數(shù)的檢算與調(diào)整。計(jì)算結(jié)果表明，除隧道拱腳處受力最為不利外，其余截面受力較小，設(shè)計(jì)采用的支護(hù)參數(shù)滿足安全性要求。．關(guān)鍵詞：隧道；淺埋；

2、偏壓；襯砌；數(shù)值分析中圖分類號(hào)：U455．91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671--2668(2008)04—0192—03高速公路隧道洞口段經(jīng)常處于傍山地段，在進(jìn)行隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮淺埋、偏壓等不利條件對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于Ⅳ、V級(jí)圍巖，二次襯砌應(yīng)按照承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于公路隧道洞口段圍巖條件較差，因此，在進(jìn)行該段襯砌設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行特殊的考慮。分水界隧道位于邵懷(邵陽(yáng)一懷化)高速公路溆浦連接線二級(jí)公路塘灣至江口段，全長(zhǎng)900m。隧道區(qū)地貌為低山～丘陵，植被較發(fā)育，附近有省道通過(guò)。隧道穿越山間溝谷。其中隧道洪江端右側(cè)為省道，并存在

3、一定的偏壓，該段隧道圍巖為V級(jí)。設(shè)計(jì)中，對(duì)于V級(jí)圍巖采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)由系統(tǒng)錨桿、單層鋼筋網(wǎng)、噴射砼、工字鋼鋼拱架組成，模筑砼作為二次襯砌。其中初期襯砌采用24am厚C20噴射砼，18型工字鋼鋼拱架間距為75cm，二次襯砌采用45am厚C25鋼筋砼。為了分析V級(jí)圍巖段隧道初期支護(hù)和二次襯砌的受力特征，采用有限差分法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，以便進(jìn)行支護(hù)參數(shù)的檢算與調(diào)整。1數(shù)值計(jì)算1．1模型建立通過(guò)對(duì)比，選取分水界隧道K50+230斷面作為典型橫斷面，該斷面圍巖級(jí)別為V級(jí)。隧道外側(cè)最小覆土厚度約為7．5m，洞頂埋深約為7．9m，橫斷面地表處的坡度約為20。。按照設(shè)計(jì)文

4、件中的地質(zhì)資料以及現(xiàn)場(chǎng)詳測(cè)的斷面尺寸，建立平面應(yīng)變模型(如圖1所示)。其中，模型的寬度取為90m，隧道上方地表按實(shí)際起伏狀況建模，隧道底部往下取30m。模型邊界約束條件：地表為自由邊界，未受任何約束；左右邊界分別約束水平方向位移，下邊界同時(shí)約束垂直和水平方向的位移。采用FLAC2D進(jìn)行分析計(jì)算，隧道圍巖服從Mohr—Coulomb屈服準(zhǔn)則，初始應(yīng)力僅考慮自重應(yīng)力。隧道初期支護(hù)僅考慮噴射砼以及鋼拱架的作用，未考慮錨桿作用。初期支護(hù)及二次襯砌均采用梁?jiǎn)卧瑫r(shí)，在初期支護(hù)與二次襯砌之間加入界面單元模擬防水層。隧道開(kāi)挖之后等效釋放荷載的假崔鬻鬻*}崇崇睪嗥豢榮黼豢韶

5、寨鬻糶鬻繁榮黼崇豢豢※睪※黼糊黼黼豢豢崇素黼黼黼黼黼黼黼黼_jj∈嵌料料豢豢崇壤崇鬻豢{：}豢略豢糍崇鬻素÷jE謄鬻崇糍崇崔料秈豢鬻黼崇※崇崇*}鬻程中圍巖變位受開(kāi)挖步的影響更大。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)[2]李曉紅．隧道新奧法及其量測(cè)技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出控量測(cè)工作時(shí)應(yīng)密切注意各種監(jiān)控信息的變化，及版社，2001．時(shí)進(jìn)行分析研究，找出其內(nèi)在原因，并及時(shí)反饋給施工與監(jiān)理單位，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，以免造成重大安全事故。參考文獻(xiàn)：[1]夏才初，李永盛．地下工程測(cè)試?yán)碚撆c監(jiān)測(cè)技術(shù)[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2002．[3]朱漢華．公路隧道設(shè)計(jì)與施工新法I-M]．北

6、京：人民交通出版社，2602．[4]徐林生．公路隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)及應(yīng)用FJ]．公路隧道，2000(2)．[5]JTGD70-2004，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S]．收稿日期：2008--05—09萬(wàn)方數(shù)據(jù)公路與汽運(yùn)總第127期Highways＆AutomotiveApplications193圖1計(jì)算模型網(wǎng)格劃分定：開(kāi)挖的瞬間應(yīng)力釋放為20％，初期支護(hù)完成后再釋放20％，二次襯砌施作完成之后釋放剩余的60％。數(shù)值計(jì)算僅分析隧道襯砌的受力特征，對(duì)隧道實(shí)際施工過(guò)程未作考慮。必須說(shuō)明的是，實(shí)際施工中采用的不同開(kāi)挖方式，對(duì)于隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力亦有影響。如不考慮施工過(guò)程，

7、即相當(dāng)于模擬全斷面開(kāi)挖，其結(jié)果偏于保守。1．2計(jì)算參數(shù)確定圍巖的計(jì)算參數(shù)參考規(guī)范以及設(shè)計(jì)資料確定，C20噴射砼以及C25鋼筋砼的力學(xué)參數(shù)按照類比方法確定。初期支護(hù)鋼拱架的作用采用等效方法予以考慮，即將鋼拱架彈性模量折算給噴射砼。其計(jì)算公式為：Cx,gFE—E+些≤∑絲3‘式中：E為折算后的噴射砼彈性模量；Eo為噴射砼彈性模量；S。為鋼拱架截面面積；Eg為鋼材彈性模量；S。為噴射砼截面面積。數(shù)值分析計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。表1數(shù)值分析計(jì)算參數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H(見(jiàn)圖2)以及受力最大(Max)處的數(shù)值。另外，，為全面了解隧道結(jié)構(gòu)的受力特征，將二次襯砌的彎矩和

8、軸力示于圖3、4。由于未考慮施工過(guò)程，