資源描述：
《長壩隧道出口偏壓段動態(tài)施工數值模擬探究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、長壩隧道出口偏壓段動態(tài)施工數值模擬探究摘要：結合工程實際，對長壩隧道出口偏壓段的動態(tài)施工過程進行了數值模擬，以指導施工實踐。關鍵詞：偏壓隧道；數值模擬；結構受力Abstract:combinedwiththeengineeringpractice,onlongdamtunnelexitbiassectiondynamicconstructionprocesswassimulated,toguidetheconstructionpractice.Keywords:biastunnel;numericalsimulation;structurestress中圖分類號：U455文獻標識
2、碼：A文章編號：1概述6長壩隧道為重慶市武隆—水江高速公路的雙線越嶺二車道隧道。隧道左線起迄里程ZK39+010～ZK39+643，長633m；右線K39+008.26～K39+718，長709.74m。隧道主洞建筑限界：凈寬10.25m,凈高5.0m。由于線形的限制，在出口地段隧道受到偏壓的影響，設計中采用先挖右洞、后挖左洞的上下臺階施工方法。為了配合和指導施工，文中選取出口里程樁號為K39+610處的典型偏壓斷面進行動態(tài)開挖過程的數值模擬研究，該處圍巖級別為Ⅴ級。設計參數：初期支護采用I18@60cm工字鋼架，C20噴射混凝土厚25cm，系統(tǒng)錨桿采用長度3.5m的25@80c
3、m×80cm中空注漿錨桿，二次襯砌為50cm厚的鋼筋混凝土。2計算模型建立及施工過程的數值模擬本文采用具有模擬分部開挖和支護的同濟曙光巖土及地下工程設計與施工分析商業(yè)軟件（GeoFBA2DV2.4），依據長壩隧道出口段K39+610處的地質原型，建立了有限元模擬計算模型。初始狀態(tài)模型中，上表面與實際一致，定為自由面；模型底邊距隧道底部約3B（B—隧道寬度），約束垂直方向位移；模型左右側距隧道邊墻分別為3B，均約束水平方向的位移（圖1）。計算模型中，對初期支護體系中的噴層砼、錨桿采用桿單元仿真模擬，工字鋼架、二次襯砌砼均采用梁單元來仿真模擬。而初期支護中的鋼筋網、縱向連接筋等對噴射
4、混凝土力學性質的貢獻作為安全儲備，不予考慮。計算時選用了彈塑性物理模型和德魯克—普拉格準則。有限元計算中的介質參數如表1。圖1有限元計算模型表1有限元計算參數表6計算過程中把整個施工過程分為8步加以仿真模擬分析：第S0步（初始狀態(tài)）→第S1-1步（開挖右洞上臺階）→第S1-2步（對右洞上臺階施作噴錨支護）→第S2-1步（開挖右洞下臺階）→第S2-2步（對右洞下臺階施作噴錨支護）→第S3-1步（開挖右洞仰拱部分）→第S3-2步（施作右洞仰拱）→第S4步（右洞施作拱墻全斷面二次襯砌混凝土）→第S5-1步（開挖左洞上臺階）→第S5-2步（對左洞上臺階施作噴錨支護）→第S6-1步（開挖左
5、洞下臺階）→第S6-2步（對左洞下臺階施作噴錨支護）→第S7-1步（開挖左洞仰拱部分）→第S7-2步（施作左洞仰拱）→第S8步（左洞施作拱墻全斷面二次襯砌混凝土）。3數值模擬結果分析出口段K39+610的偏壓斷面有限元動態(tài)仿真數值模擬計算內容包括：施工各階段的圍巖應力場、位移場、屈服區(qū)和支護襯砌結構內力等，經綜合分析，得到如下成果：(1)最終狀態(tài)下的主應力場分析中,左、右洞周拱腰、拱肩處圍巖應力集中現(xiàn)象最為明顯。左、右洞最大主應力和應力集中系數最大值均出現(xiàn)在右側拱肩圍巖中。表2給出了左、右洞拱腰、拱肩處特征點的圍巖應力集中系數。由于偏壓作用的影響明顯，右洞各部位的主應力值大體上比
6、左洞相同部位大30%左右。表2最終狀態(tài)下左、右洞拱腰拱肩處圍巖應力特征表6(2)隧道開挖支護過程中，洞室周邊土體圍巖均產生向洞內收斂的位移，致使洞空斷面縮小。左洞拱頂處圍巖最終累積下沉量為1.4mm，仰拱中部處圍巖最終累積底鼓量為4.0mm；右洞拱頂處圍巖最終累積下沉量為3.2mm，仰拱中部處圍巖最終累積底鼓量為5.4mm。由于偏壓作用的影響明顯，最終狀態(tài)下右洞的累計拱頂下沉量明顯大于左洞，且右洞右側圍巖各特征點處的累積位移均大于左側相應位置處的累積位移值。(3)右洞在洞室兩側均出現(xiàn)一定程度的屈服區(qū)，且在拱腳部位較大；由于地形偏壓的影響，右洞右側拱腰和拱腳部位屈服區(qū)的范圍明顯比左
7、側相應部位屈服區(qū)大，而右側拱腳部位屈服區(qū)最大深度大于左側拱腳3m左右；而左洞由于埋深淺，僅在兩側拱腰部位出現(xiàn)很小范圍的屈服區(qū)。(4)開挖過程中左、右洞錨桿軸力均很小處于安全狀態(tài)，在偏壓作用的影響下，右洞的錨桿軸力明顯大于左洞的錨桿軸力；左、右洞右側的錨桿軸力值也大于左側相應位置。隧道開挖支護完成后,錨桿的軸力均小于15kN,表明錨桿有足夠的應力儲備。型鋼支撐主要承受軸力作用，在拱肩和拱腰之間部位所受軸力最大。(5)二次襯砌及仰拱內力計算分析表明：上下臺階法設計、施工總體而言是很安
