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《红枫连拱隧道开挖稳定性分析》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、红枫连拱隧道开挖稳定性分析第33卷第4期2005年7月河海大学(自然科学版)JoumalofHohaiUniversity(NaturalSciences)Vo1.33No.4Ju1.2005红枫连拱隧道开挖稳定性分析陈永辉,彭建忠2,李文奇,陈显春2(1.河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098;2.金丽温高速公路永嘉鹿城段工程建设指挥部,浙江N#I325106;3.温州龙建路桥工程公司,浙江温州325003)摘要:通过对金丽温高速公路红枫连拱隧道工程地质特征的现场调查和理论分析,系统地研究了该隧道开挖及加固全过程的围岩应力场,变形场和塑性破坏区的状况及
2、变化特征.结果表明:红枫连拱隧道围岩应变率较低,围岩4--t-~后位移值变化量很小;按衬砌类型,围岩变形基本满足稳定要求;围岩的拉应力随着隧道开挖面的扩大而逐渐变大,除局部位置外,衬砌基本满足抗拉要求.关键词:金丽温高速公路;红枫连拱隧道;开挖;稳定性;数值模拟中图分类号:TU457文献标识码:A文章编号:1000—1980(2005)04—0442—05特殊的隧道结构形式对围岩稳定提出了特殊的要求.由于连拱隧道施工工序比较复杂,同时没有相应的规范可供参考,因此施工过程中遇到的地质问题较多,且大部分问题尚未能解决.本文根据连拱隧道区工程地质现场测绘资料,研究工
3、程区工程地质的基本特征,合理确定岩体的物理力学参数,分析连拱隧道施工工序对隧道围岩稳定产生的影响,并结合隧道开挖大变形分析方法,研究连拱隧道开挖顺序对围岩稳定的影响[～.1工程地质特征1.1工程地质概况隧道区地质构造形式主要为节理裂隙,测绘中未发现断层及破碎带露头.隧道区岩石节理裂隙普遍发育.据野外测绘和统计模型分析,岩体主要发育3组结构面,产状分别为155.85.,60.85.及60.～83.8.～15.,节理面以平直为主,多闭合,节理间距为4～6条/m,局部密集处可达10条/m左右.地层岩性主要为第四系覆盖层和上侏罗统凝灰岩,后者岩性致密坚硬,块状构造,抗
4、风化能力较强.1.2计算参数根据《金丽温高速公路永嘉鹿城段工程施工图设计阶段工程地质勘察报告》,JI'G一2oo4((公路隧道设计规范》及同类地质条件相关工程资料等,结合现场工程地质测绘和补充试验,依据不同风化带的工程地质特征,确定了如表1所示的计算参数.表1计算参数Table1Calculationparmr~ters2连拱隧道开挖稳定性分析2.1位移场分析图1所示为开挖及加固结束后围岩的位移场等值线.所有开挖及加固后的位移最大值和最小值的统计结果见表2(向向右为正,向左为负;Y向向上为正,向下为负).开挖模拟方式为先中导洞后两侧隧道,按照收稿日期:2004
5、—12—07基金项目:浙江省交通科技计划资助项目(2004H27)作者简介:陈永辉(1972一),男,浙江东阳人,副教授,博士,主要从事岩土工程研究①浙江省交通规划设计研究院.金丽温高速公路永嘉鹿城段工程施工图设计阶段工程地质勘察报告.2002河海大学(自然科学版)第33卷着开挖范围的逐渐扩大,位移范围也逐渐变大.b.在中导洞开挖过程中,由于隧道开挖断面比较小,所产生的变形影响区相对较小,受地形的影响,呈现以隧道左下角和右上角为轴线的对称特征.随着右隧道和左隧道的开挖,开挖断面逐渐扩大,隧道的变形场逐渐连接为统一的隧道群变形场,表现出等值线向隧道群中心偏移的特
6、征.隧道顶部该特征尤为明显.C.最大位移表现部位有所不同,中导洞主要出现在隧道的右上角,左右隧道主要出现在隧道的顶部.d.方向的位移等值线特征揭示了一个比较特殊的围岩变形演化过程,即中导洞开挖时向的最大位移出现在隧道的右上角.在右隧道开挖过程中,向的最大位移从隧道的右上角向左偏移,从左上角向右偏移;受地形的影响,最大位移大小不完全相同.Y向的位移基本上以洞室的中轴线为中心呈对称分布,呈现明显的拱效应.2.2应力场分析在整个隧道开挖过程中,围岩在初始应力场的作用下向临空面方向移动,产生了不均衡的变形,同时该变形也改变了应力场的分布特征_l,有些部位产生了一些应力
7、集中区,局部发生了破坏现象….表3为隧道加固前后的围岩应力变化,3次开挖加固前后向和Y向的最大应力,剪应力对比如图3和图4所示.表3隧道加固前后应力的变化Table3StressvariationbeforeandafterexcavationandstrengtheningofthetunnelMPa凸_-R,凸_-R隧道名称一}】导洞右隧道左隧道(a)隧道名称中导洞右隧道左隧道凸_-R凸_-R+加嘲前向拉应力隧道名称(b)隧道名称(c)(d)图33次开挖加固前后X向和JI向应力最大值对比Fig?3【a短m哪X-stressandy-stressbe
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