十道羊岔隧道偏压段施工顺序和方法及地形偏压条件数值模拟分析

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1、中文摘要随着我国公路交通建设的快速发展、山区高速公路越来越多，以至经常会出现浅埋偏压隧道或隧道进出口浅埋偏压的情况。通常偏压隧道埋深较浅或存在临空面，围岩破碎风化严重、隧道两侧受力差距明显。施工中稍有不慎就会导致坍塌事故的发生，造成人员伤亡和严重的经济损失，这就给设计和施工提出了较高的要求，在隧道断面开挖顺序和隧道施工方法的选择上必须保证安全合理。因此，关于隧道偏压的研究和设计越来越受到工程和科研人员的关注。本文依托吉林省高等级公路建设局科技项目《公路偏压隧道围岩及支护结构稳定性研究》，对鹤大高速靖宇至回头沟设计段十道羊岔隧道洞身浅埋偏压段展开研究。采用

2、有限元数值模拟计算研究了不同施工顺序和方法对隧道围岩及支护结构的影响，主要完成了以下研究内容：（1）根据十道羊岔隧道工程地质条件、几何参数和围岩物理力学特性建立了相应的数值模拟模型；（2）利用数值方法对浅埋偏压隧道开挖顺序进行了模拟分析。通过比较不同开挖顺序产生的围岩塑性区、洞周位移、围岩应力、地表沉降、支护结构内力等结果，得出了应优先开挖浅埋一侧的结论；（3）研究对比了几种典型隧道施工方法对浅埋偏压隧道围岩应力和应变的影响。主要对比研究了台阶法、留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、CD法，得出了CD法和双侧壁导坑法适合偏压隧道开挖的结论。（4）研究

3、了不同覆土厚度和地表倾角对偏压隧道断面围岩应力和应变的影响规律；关键词：隧道工程，浅埋偏压，有限元，数值模拟，围岩，IAbstractWiththerapiddevelopmentofChina'shighwaytrafficconstructionandmoremountainhighways,therearemanyshallowbiastunnelsaswellasbiasvoltageofimportandexportoftunnels.Generallyspeakingthedepthofbiastunnelisshallow,ortheree

4、xistsfreeface,andthesurroudingrockisseriouslyweathered,asaresultthesurroudingrockstressofboth-sideoftunnelisverydifferent.Soaslightestmistakeinconstructionmayleadtocollapse,causingcasualtiesandsevereeconomiclosses,whichputsforwardhigherrequirementsforthedesignandconstructionandde

5、mandsusshouldmaketheconstructionorderandmethodforbiastunnelberationalandsecure.Therefore,fortheresearchersandengineersthestudyanddesignofthebiastunnelhasdrawntheirmoreandmoreattention.ThepaperisbasedontheStabilityofsurroundingrockandsupportingstructureofhighwaybiastunnelofscience

6、andtechnologyprojectofHighwayConstructionBureauofJilinProvince,anddoaresearchfortheshallowbiassectionofShiDaoyangchatunnelindesignsectionofHuiTougouofHeGang-DaLianHighway.Thearticleusesfiniteelementmethodtosimulatetostudythestressandthestrainofthesurroundingrockandsupportingstruc

7、turewiththevariationofconstructionmethodsandconstructionsequenceofthebiastunnel,mainlycompletedthefollowingresearch:(1)Thepaperestablishsthecorrespondingnumericalsimulationmodelaccordingtotheengineeringgeologicalconditions,geometryandthephysical-mechanicalpropertiesofthesurroundi

8、ngrockofShiDaoyangchatunnel.(2)Usenumeri