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1、不同地形偏壓與隧道受力變形的關系作者:(單位:)摘要:為了研究由地表傾斜引起的偏壓對隧道受力、變形特性的影響,依托某隧道工程實例,針對隧道洞口淺埋偏壓地段,基于平面應變問題,數值模擬了地表傾角為0度、5度……45度共計10種工況。整體上,結果表明:地表傾角小于35度時,隧道的拱頂沉降、周邊收斂、襯砌彎矩、襯砌軸力變化較小,而當地表傾角大于35度時,各數值急劇增加;偏壓情況下隧道的敏感部位為左墻腳、左邊墻、左拱腳、右拱腳,而且在傾角大于35度時,左拱腳彎矩出現反號(內側受壓,變?yōu)閮葌仁芾?。從而,建議
2、在隧道設計、施工中,當地表傾角小于35度時(相當于地面坡度1:1.4),可以不考慮地形偏壓對隧道的影響,反之,則要考慮;而且對于隧道的敏感部位應予以加固,重點考慮。關鍵詞:偏壓;地面傾角;受力特性;變形特性中圖分類號:U452.112文獻標識碼:ARelationshipbetweenDifferentSlopeBiasPressureandDeformationandMechanicsoftunnelAbstract:Basedonaplainproblem,asimulationoftencas
3、es(withslopeangle0degree,5degree,...,45degree)werecarriedoutonashallowtunnelunderbiaspressuretostudytheinfluenceofdifferentbiaspressureontunnelinternalforcesandrockdeformation.Resultsshow:whenslopeangleislessthan35degree,thereisalittleincreaseincrowndi
4、splacement,convergence,liningbendingmomentsandliningaxialforces;however,ifslopeanglegreaterthan35degree,thereissignificantincreasewiththemostsensitivepartslocatingleftfootcorner,leftsidewall,leftarchfootandrightarchfoot.Meanwhile,directionofbendingmome
5、nts,inleftarchfoot,isreversed.Someproposals,ontunneldesignandconstruction,arethereforesuggested:itisunnecessarytotakebiaspressureintoaccountifsurfaceslopeanglelessthan35degree,otherwise,biaspressureshouldbeconsideredwithspecialattentiontosensitiveparts
6、.Keywords:partialpressure;slopeangle;mechanicscharacteristics;deformationcharacteristics1引言隧道洞口一般位于淺埋、偏壓、軟弱圍巖地段,其偏壓問題是隧道設計、施工過程中經常遇到的問題,偏壓荷載對隧道的結構體系(如裂縫的產生)、隧道外邊坡(如洞頂邊坡下滑)以及施工都有很大的負面影響,對設計和施工造成極大的困難[1-2]。因此,開展隧道偏壓的研究具有重要的工程實際意義。目前關于偏壓隧道的支護結構和圍巖受力狀態(tài)主要集中
7、在單個隧道的工程,研究的內容如下:研究淺埋偏壓隧道新奧法施工過程中現場監(jiān)測的項目、手段及方法,利用監(jiān)測結果,分析淺埋偏壓隧道圍巖和支護系統(tǒng)的變形及受力特點[3];基于三維有限元數值計算方法,分析了淺埋偏壓隧道圍巖受力特征、隧道洞室及圍巖的穩(wěn)定性[4];結合現場監(jiān)測資料和二維有限元模擬,研究隧道偏壓滑坡地的工字鋼和錨桿等支護構件的受力特征[5];數值模擬偏壓淺埋隧道復合式襯砌的相互作用等[6];試驗研究地質順層偏壓時隧道圍巖壓力的分布特性[7];根據具體的偏壓隧道,研究其施工支護措施[8-9];綜上,
8、對于考慮不同偏壓條件下的隧道支護結構及圍巖受力的研究甚少,缺乏系統(tǒng)性,和技術的推廣應用,因而,本文針對不同的偏壓條件,對隧道支護結構和圍巖的受力狀態(tài)進行模擬,分析偏壓隧道的不同偏壓程度對隧道支護結構受力狀態(tài)和圍巖穩(wěn)定性的影響情況,總結其中的規(guī)律,其研究成果將直接指導隧道及地下工程的設計與施工。2隧道工程概況7三卿口隧道位于衢(衢州)南(南平)高速公路浙江段第6合同段。隧道按規(guī)定的遠期交通量設計,采用雙洞單向行車雙車道隧道(上下行分離式)。隧道右洞長1732m,左洞長1