洋碰隧道开挖面空问效应的数值模拟研究.pdfVIP

GEOTECNICALENGINEERING WORLD VOL4No6 洋碰隧道开挖面空问效应的数值模拟研究 撩林生 -‘ 孙钧 蒋树屏3 1重 交通学院桥梁隧道与结构工程研究所．重庆 4∞074 2 同济大学岩士所 ． 海 200092 3 交通部重庆公路科矸所．重废 ．iO)067) [摘 要] 本文采用洞周围岩位移释放系数的概念，对京珠高速公路粤境北段洋碰隧道 Ⅳ类围岩在 全断面和上下台阶开挖方式下的开挖面空同效应问题进行了三维有限元仿真数值模拟研究．所得结果 对类似公路隧道的施工和监控最测等工作均有借鉴和指导作用。 [关键词] 洋碰隧道 位移释放系数 开挖面空间效应 数值模拟 毒薹篓 们首先将洋碰隧道 n 类围岩介质的车构关系设定为服从 Mo— hrCouJum屈服准贝的弹塑性模型。按照勘察资料+主要介质 隧道等地下工程开挖面空间效应约束作用，叮以舍得其后 参数为：弹性模量E~25000^ a_泊松比tz--0．26，容重 y— 附近一定范围内的围岩体即使在无支护的一．般情况下也能得以 n 0256MN／m~+内聚力 C=0．8MPa，内摩攘角 甲=3r 按对 自稳一段时间。孙钧院士、朱合华教授 (1989)认为可 用位 称性原理+计算模型仅取其一半，周界取至距隧道中心3倍跨 移释放系数 “ 来探讨隧道等地的下工程开挖面的这种空同 度；侧面约束水平方向的位移，底面约束垂直方向的位移；顶 效应[叼：位移释放系数 系指距开挖面一定距离 时洞周某 一 面施加 384MN／ 的荷载，以横拟平均上覆 自重应力；水平 点 的径向位移 (五)与距开挖面足够远时同一位置处的 侧压力系数 ／(1一 )，故 取值 0．3514；三维计算模型单 径向位移 (。。)之 比，即^=U (五)／L。 ( ) 元数为 3072个、节点数 14013个 (囝2)。 本文采用上述 “位移释放系数”的概念，利用 日本软脑株 计算结果表明：全断面开挖方式下，开挖面前一倍洞跨远 式会社研制的3DO三维有限元先进商业软件+以京珠高速公 处的围岩好在隧道开挖作业到达前就已经产生了变形，其顶、 路粤境北段在建的洋碰隧道稳定性相对较好的n 类围岩作为 底板和边墙中点的围岩位移释放系数约为 1 --2 (表 1){而 研究对象，来分别仿真模拟其全断面和上下台阶开挖方法无支 在当步开挖面上，预拱中点的围岩位移释放系数为最大，其径 护方式 的开挖面空间效应问题。 向位移已约达总位移的L／3，而边墙中点、底板中点的围岩移 释放系数均在 25 士；距开挖后面后一倍甜跨处时，拱顶、底 板和边墙中点位移释放系数均已超过90 (图3)，随后则逐渐 间碰隧道一般净空设计断面形状规格如图1所示 这里我 趋于稳定。