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《隧道埋深對隧道結(jié)構(gòu)的影響》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、總第229期交通科技SerialNo.2292008年第4期TransportationScience&TechnologyNo.4Aug.2008隧道埋深對隧道結(jié)構(gòu)的影響1121111李之達(dá)黃方徐金龍王爽何巍胡榮楊廣安(1武漢理工大學(xué)交通學(xué)院武漢430063;2襄樊市公路管理處襄樊441000)摘要以九嶺隧道為背景,利用數(shù)值方法建立了在IV級圍巖下不同埋深的隧道仿真分析模型,研究了各埋深中拱頂位移、錨桿最大內(nèi)力、一期支護(hù)最大彎矩、一期支護(hù)最大軸力等位移、內(nèi)力參數(shù)隨埋深改變的變化規(guī)律。關(guān)鍵詞隧道埋深一
2、期支護(hù)位移內(nèi)力偏量的第二不變量;、k為D-P準(zhǔn)則材料常數(shù),1工程概況sin3ccos=,k=22九嶺隧道采用小間距結(jié)構(gòu)形式的4車道單33+sin3+sin向行駛的高速公路隧道穿越山體,隧道全長其中:為內(nèi)摩擦角;c為粘聚力。526.125m。隧道東端進(jìn)口路面標(biāo)高240.680m,2.3施工工序西端出口路面標(biāo)高254.360m。隧道襯砌內(nèi)輪廓考慮該IV級圍巖的地質(zhì)情況,施工采取上采用R1=570cm,R2=R3=820cm3心圓曲墻下臺階法,共分為6個工序:左洞上臺階開挖,形式,襯砌形式根據(jù)隧道埋深及荷載不同,共采用進(jìn)行
3、上臺階一期支護(hù),施做臨時仰拱及上臺階錨明洞段、III級圍巖、IV級圍巖、V級圍巖4種不桿;左洞下臺階開挖,進(jìn)行下臺階一期支護(hù),去同的復(fù)合式襯砌支護(hù)形式,二襯采用整體全環(huán)向掉臨時仰拱,施做下臺階錨桿;施做閉合仰拱模筑混凝土。隧道建筑界限為:寬高=10.75及二次襯砌;右洞上臺階開挖,進(jìn)行上臺階一m5.0m,隧道最大埋深達(dá)76m,最大開挖寬度期支護(hù),施做臨時仰拱及上臺階錨桿;右洞下為12.66m。臺階開挖,進(jìn)行下臺階一期支護(hù),去掉臨時仰拱,施做下臺階錨桿;施做閉合仰拱及二次襯砌。2隧道施工的數(shù)值仿真模擬2.4雙層襯砌力學(xué)模型的建立2.1
4、基本假設(shè)圍巖采用二維實(shí)體單元,因為一期支護(hù)混凝(1)計算模型僅發(fā)生彈塑性應(yīng)變,圍巖進(jìn)入土厚度只有23cm,而二次襯砌混凝土厚度有40塑性狀態(tài)后采用Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則,支護(hù)cm,所以一期支護(hù)可采用二維梁單元,二次襯砌[1-5]體系在線彈性范圍內(nèi)變化。則采用二維實(shí)體單元,一期支護(hù)與二次襯砌共節(jié)(2)巖體變形是各向同性的。點(diǎn)傳力,錨桿則利用只承受軸向力作用的二維桿(3)隧道受力、變形為平面應(yīng)變問題。單元來模擬。建好的隧道斷面如圖1所示。(4)圍巖的初始應(yīng)力場由自重應(yīng)力構(gòu)成,不考慮構(gòu)造應(yīng)力的影響。2.2本構(gòu)模型巖
5、石單元采用彈塑性平面應(yīng)變模型,巖土材料的非線性按DP材料處理。材料進(jìn)入塑性狀態(tài)的準(zhǔn)則采用Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則,其表達(dá)式[6-7]為:F=I1+J2-k=0式中:I1、J2分別為應(yīng)力張量的第一不變量、應(yīng)力圖1隧道斷面收稿日期:2008-03-1630李之達(dá)等:隧道埋深對隧道結(jié)構(gòu)的影響2008年第4期從表2可見,隨著埋置深度的增加,錨桿最大3不同埋深情況下位移及內(nèi)力圖內(nèi)力隨之增加,且呈線性變化趨勢。本文討論隧道埋置深度為15、20、25、30、35、表3給出了初期支護(hù)最大彎矩隨埋置深度的4
6、0m這6種情況。圖2顯示了隧道處在40m埋變化情況。置深度下的有限元模型及邊界條件;圖3給出了表3支護(hù)最大彎矩隨埋置深度的變化情況隧道處在40m埋置深度下的支護(hù)彎矩云圖;圖4深度/m152025303540和圖5給出了隧道處在40m埋置深度下,錨桿的最大彎矩664988249797638112895128124143544/(Nm)內(nèi)力云圖和Y向位移云圖。從表3可見,支護(hù)最大彎矩隨埋置深度的增加而相應(yīng)增加。表4給出了支護(hù)最大軸力隨埋置深度的變化情況。表4支護(hù)最大軸力隨埋置深度的變化情況圖2埋深40m的隧道深度/m15202530354
7、0最大軸445149544853645970745372845092942051力/N從表4可見,隨著埋置深度的增加,支護(hù)最大軸力隨之增加,且呈線性變化趨勢。圖3埋深40m時支護(hù)彎矩云圖綜上所述,各項研究變量與埋置深度之間基本為線性關(guān)系。4結(jié)語本文以九嶺隧道為背景,利用數(shù)值方法,探討圖4埋深40m時錨桿內(nèi)力云圖了埋深對隧道的影響,得到如下結(jié)論:隧道拱頂位移、一期支護(hù)最大軸力、一期支護(hù)最大彎矩、錨桿最大內(nèi)力與埋置深度之間基本為線性關(guān)系。這一結(jié)論對選線和隧道設(shè)計有一定指導(dǎo)作用。參考文獻(xiàn)[1]蔡佳駿,李之達(dá),易輝,等.ANSYSE二維
8、彈塑性分析在連拱隧道圍巖穩(wěn)定性評價中的應(yīng)用[J].水利圖5埋深40m時的Y向位移云圖與建筑工程學(xué)報,200
