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《浅埋软岩覆土城市隧道变形规律数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、浅埋软岩覆土城市隧道变形规律数值模拟研究摘要：城市地铁、隧道等地下工程影响地层岩体稳定，特别是沉积软岩，表层土较厚更易造成地表塌陷，通过室内试验，利用ANSYS有限元数值模拟软件，研究了浅埋软岩不同覆土厚度城市隧道变形规律。结果显示：受开挖的影响，左右两侧的x方向位移较明显，y方向位移主要表现为竖向沉降且由于受到开挖的影响其变量较大；表层土厚度越大，隧道围岩越不稳定；覆土较薄，围岩应力集中现象出现在隧道两侧，覆土较厚，围岩应力集中出现在x方向下方45°位置；衬砌区域上下侧所受应力高于左右两侧，且衬砌区域应力显著
2、大于软岩，说明起到了衬砌效果。研究结果表明，在实际城市隧道工程中，采用合理的隧道开挖工艺及支护技术，可有效抑制围岩的位移和变形。关键词：浅埋；城市隧道；隧道衬砌；变形规律；数值模拟TheNumericalSimulationofCityTunnelsDeformationwhichinSoftRockunderOverburdenWangFu-biaoAbstract:Citysubways,tunnelsandotherundergroundengineeringimpactthestabilityforma
3、tionrock,Especiallysoftsedimentaryrock,andthicktopsoilsurfacearemoreeasiedcausedsurfacesubsidence,throughlaboratorytesting,usingnumericalsimulationsoftwareofANSYSfiniteelementtostudythedeformationofcitytunnelswithdifferentsoilthicknesswhichundershallowsoftro
4、ck.Theresultsshow:bytheimpactofexcavation,theleftandrightsidesofthex-directiondisplacementismoreobvious,they-directiondisplacementismainlyverticalsettlementandduetotheexcavationthedisplacementisrelativelylarge;thethickerofsurfacesoil,themoreinstabilityoftunn
5、elrock,whilecoveringsoilisthintherockstressconcentrationphenomenonpresentonbothsidesofthetunnel,whilethecoveringsoilisthick,therockstressconcentrationwillpresentinposition45°belowthex-direction;inliningregion,thestressintheupperandlowersideishigherthantherig
6、htandleft,andthestressinliningregionissignificantlygreaterthansoftrock,indicatingthattheliningworked.Theresultsshowthat,inactualcitytunnelproject,usingreasonabletunnelingprocessandsupportingtechnology,caneffectivelyinhibittherockdisplacementanddeformation.Ke
7、ywords:Shallow;CityTunnel;Tunnellining;Deformation;Numericalsimulation1引言隧道工程特性、设计原则及方法与地面结构存在很大的不同。地下结构是与岩土体结合成一个整体，相互作用共同受力的，隧道的变形受到周围土体的约束。岩石、土壤等材料一般呈不均质、各向异性的非线性性态，它们的受压屈服强度远大于受拉屈服强度；且材料受剪时，颗粒会产生膨胀。此外，这类结构通常都处于二维或三维的复杂应力状态。岩体在原始应力作用下处于平衡状态，当隧道开挖时会使围岩应力产生
8、较大的变化，或者由于岩体强度较低，以至于围岩始应不了回弹应力和重分布应力的作用而失稳，此时若不加固或加固不当，将会引起隧道的破坏，对隧道施工和周围环境及建筑物构成威胁。国外很多学者对隧道开挖的有限元模拟以及衬砌强度安全性做了相关研究[3-6]。国内学者在隧道衬砌可靠性的研究上也卓有成效。元松等[7]利用ANSYS有限元分析软件，对高速公路隧道的设计与开挖过程进行了仿真分析，计算了隧道围
