大变形隧道力学效应及施工对策.pdf

288 管理施工 城市道桥与防洪 2014年7月第 7期 大变形隧道力学效应及施工对策 刘 中勇 (神华包神铁路责任有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017000) 摘 要 ：在软弱围岩中修建隧道，围岩及隧道结构如初期支护和二次衬砌都遵循大变形理论 ，因此设计和施工都应该以 “大变 形”理论为指导，进行设计施工。通过大变形理论分析得出，隧道施工必须以“新奥法”隧道施工理论为指导，切实搞好隧道围岩 预加固、分部、分台阶开挖，以确保软弱围岩隧道在施工过程中的安全，通过 “大变形”理论为指导 ，加强监控量测 ，使得施工过程 中整个隧道始终处于安全可控制状态。 关键词 ：大变形；隧道；施工对策 中图分类号：U455 文献标识码：B 文章编号：1009—7716(2014)07—0288—03 道底臌大变形理论模型见图 1。若选图 1所 0 前言 示的固定坐标系为运动参考系，并用 固定系的坐 非线性大变形力学区别于线性小变形力学的 标面分割微元体 ，则在变形前后所分割的并不是 显著标志fl】是，当研究的大变形岩土体介质进入 同一个微元体，破坏了质量守恒定律数学表达的 到塑性、粘塑性和流变性的阶段时，在整个力学 一 致性 ，且能量原理的表达也存在困难。 过程中已经不服从叠加原理 ，而且 ，力学平衡关 1 工程实例 系与各种荷载特性 、加载过程密切相关。 在经典力学的小变形假定基础上发展起来的 某风道在施工过程中，施工过程中采用全断 力学理论用于研究和解决软岩工程大变形 问题 面开挖 ，直接全断面开挖和施加锚杆对地层加固 时，虽然考虑了材料的物理非线性问题 ，但从几 后开挖 ，其力学效用有所不通，特别是其围岩变 何场论角度看，仍然为小变形力学理论。 形差别很大 ，见图2、图3。 ． 如果说经典小变形力学理论对解决小变形岩 土工程 问题尚能奏效的话，那么，描述软岩工程 的大变形力学行为，就必须采用非线性大变形力 学的理论和方法。但迄今为止，这方面研究尚不 ：：：：乏：：三三l {； 多见 。 ～ ， - ■ 岩土工程的复杂性决定了采用数值模拟方法 ：． ．t l - t ●- ．： 的必要性和重要性[2l。随着计算机技术的迅猛发 展和各种数值计算方法的不断完善，数值模拟技 图2 回风巷道无支护 时的围岩变形 术成为有效解决岩土工程复杂问题的重要手段。 本文将给出非线性大变形数值方法在软岩巷道工 ；；N … ；； 程中应用的实例。 ：：：： _1 一 一 ～ 薹 ； ，·- 三兰 ’ ●■■●●●■■■■_ ●●■-一