正削式隧道门围岩和衬砌应力计算及设计方法研究_张俊儒

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1、第27卷第11期岩土力学Vol.27No.112006年11月RockandSoilMechanicsNov.2006文章编号：1000－7598－(2006)11－2071－05正削式隧道门围岩和衬砌应力计算及设计方法研究张俊儒，仇文革（西南交通大学土木工程学院，成都610031）摘要：对无明显墙式结构的正削式隧道门，现行规范没有现成的设计方法及结构检算模式。采用三维有限元数值分析方法，针对两种在洞口段的不同施工方法（明挖工法和暗挖工法），对隧道门洞口段的力学特性及设计方法进行了研究。研究结果表明：洞口段

2、长度取42m进行整体设计比较合理；在洞口28m范围内的浅埋段，拱顶围岩压力随着埋深的增大而逐渐增加，且暗挖工法产生的围岩压力最大，铁路规范计算结果次之，明挖工法产生的压力最小；采用明挖工法施工时，在纵向上，洞口段42m范围内衬砌拱顶表现出纵梁弯曲特征，部分仰拱处于弯拉状态，内力呈空间效应，均需要对横、纵向内力进行结构检算；采用暗挖工法施工时，只需进行横向内力检算即可。在成洞条件允许的情况下，建议使用暗挖工法进行隧道洞口段施工，可有效改善隧道洞口段结构受力。关键词：隧道；正削式隧道门；结构应力；数值模拟；设计

3、方法；中图分类号：TU454文献标识码：ANumerationanalysisanddesignmethodresearchintosurroundingrockandliningstructuralstressofupbamboo-truncatingtunnelportalZHANGJun-ru,QIUWen-ge(SchoolofCivilEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Forupbamboo-t

4、runcatingtunnelportalwithoutobviouswall-stylestructure,thereisnoexistentdesignmethodandstructurecheckedmodeinpresentcode.Inthispaper,aimingatboredmethodandopen-cutmethodforportalsection,3DFEMnumericalanalysismethodisadoptedtostudythemechanicalbehaviorsandd

5、esignmethodoftunnelportalsection.Theresearchresultsshowthat:Choosing42masthelengthofportalsectionanddesigningasawholecouldbereasonable;Intheshallowburyingsectionoftheextensionof28m,thesurroundingrockpressureofliningcrownincreaseswiththeincreaseofdepthoftun

6、nel;andpressureoftheboredtunnelingmethodtunnelismaximal,thecalculationresultfollowingthemethodoftherailwaytunnelcodeisthesecond;andthepressureoftheopen-cutmethodisminimal;Whentakingopen-cutmethod,inthelongitudinaldirectionoftheextensionof42mofportal,themec

7、hanicalbehaviorsofliningcrownshowssomecharactersofstringerbending,partofcrownisinbended-pulledstate;theinternalforceshowsathree-dimensionaleffect,andtheinternalforceofthedirectionbothtransversalandlongitudinalshouldbecheckedforstructure;whentakingboredmeth

8、od,theinternalforcecheckingisonlyconsideredfortransversaldirection;whentheexcavationconditionallows,theboredmethodissuggestedtodoportaltunnelingbythereasonthatthistunnelingmethodcanimprovemechanicalbehaviorso