隧道的围岩特性与初级支护结构分析

发布 2021-05-30 18:27:28 阅读 6752

作者:张琳。

**:《科技视界》2023年第30期。

摘要】隧道的围岩变形问题是隧道工程中一个重要的部分,开挖方式以及支护措施一直都是工程中重要的研究课题,本文对隧道的几种开挖方式、支护时机、和参数的设置上做了简要的分析比较。

关键词】围岩变形;开挖方法;支护形式;参数优化。

0 前言。随着高速公路的迅速发展,隧道做为交通发展重要组成部分也要跨上一个新台阶,相应地隧道设计和施工技术也有了更高的挑战和要求。在隧道初级设计和施工过程中,采用不同的施工方法和不同的支护结构形式对隧道围岩的稳定性有很大影响,目前常用的隧道施工方法有环形法、台阶法和全断面法等,研究不同的开挖方法以及开挖后采用不同的支护结构对围岩稳定性影响有很大的意义。

本文以某高速公路隧道为施工背景,大部分隧道为ⅳ级围岩,其围岩特性较差,选岩质较差的ⅳ级围岩为对象,做三种施工方法的对比,并在比较得出的开挖方法中选用不同的支护结构从而得出在这种地质条件下的最优施工方法和初级支护结构,并优化施工支护参数。

1 开挖方法的比较分析。

运用有限元软件模拟开挖的台阶法、环形法以及全断面法。本构关系采用ducker-prager屈服准则,梁单元的力学模型与围岩的二维连续体力学模型结合在一起计算,考虑初级支护锚杆和喷射混凝土的相互作用。

由于各项施工参数设定相同,这样就保证了围岩的应力场和位移场的相同。根据计算结果可以得到应力的极值主要出现在隧道的周边上,所以位移以及应力的取点位置取在隧道周围的拱顶、拱肩、拱腰、拱脚以及拱底部分。经过对特殊点的观测得到隧道的拱顶较不稳定,有较大的沉降,在应力达到一定的范围后会产生掉块,坍塌情况,在拱底由于较大的压应力会向上拱起;在拱肩和拱脚处会产生小范围的应力集中现象,达到围岩的屈服强度后会引起拱脚部位的局部破坏。

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