侧部溶洞对隧道围岩稳定性影响分析

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1、公路交通技术2011年8月第4期Technolo3gyofHighw垦Y墅望卫：：侧部溶洞对隧道围岩稳定性影响分析张锋，靳晓光，贾学明(1．重庆大学土木工程学院，重庆400030；2．重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆400030；3．招商局重庆交通科研设计研究院有限公司，重庆400067)摘要：以纳溪高速公路叙岭关隧道为背景，以方形溶洞为例，运用三维有限元方法分析隧道侧部溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明：随着隧道的不断推进，右拱脚附近竖向位移和最大主应力有较明显的增加；拱顶、拱底围岩变形有朝溶洞方向位移的趋势；侧部溶洞对围岩的影响范围大约是2倍隧道洞径，对1倍隧道

2、洞径内的围岩及侧部溶洞应及时处理。隧道围岩位移、应力的变化规律可为岩溶处理、支护时机提供依据。关键词：隧道；侧部溶洞；影响范围；支护时机文章编号：1009—6477(2011)04—0101—05中图分类号：U459．2文献标识码：AAnalysisforlnfluencesofSideCavernsOnStabilityofTunneIWaIIRockZHANGFeng一，JINXiaoguang一，JIAXuemingAbstract：WithbackgroundofNaxiExpresswayXunlingguantunnel，withinstanceofquadratecave，t

3、heauthoradopts3Dfiniteelementtoanalyzeeffecttostabilityoftunnelwallrockbytunnelsidekarstcave．Resultsofthestudyshowthatalongwiththedevelopmentofthetunnel，verticaldisplacementandmaximumprincipalstressincreasessignificantlynearrightarchfeet；Archvaultandarchbottomwallrockhavehorizontaldisplacement，tow

4、ardsthekarstcave；Influencedrangeofwallrockisabout2timesthediameterofthetunnelhole，thewallrockandsidekarstcavewithinonetimestunnelholediametermustbetreatedintime．Thetransformingruleofthedisplacementandstressofthewailrockprovidesinformationofkarsttreatmentandsupportingtime．Keywords：Tunnel；Sidekarstc

5、ave；Influencedrange；Supportingtime岩溶在我国分布广泛，特别是在西部山区高速有限元分析方法，分别对无溶洞隧道和侧部存在立公路及铁路建设中，往往会遇到在石灰岩岩溶地区方体溶洞的隧道开挖过程进行有限元分析。根据计建设隧道的情况。据不完全统计，目前西部已建公算结果，得出隧道典型部位的围岩位移及应力特征路隧道中，位于岩溶地区的隧道约占50％。岩溶这并总结其规律，为隧道侧部岩溶的处理、支护时机种不良地质现象的存在，给隧道开挖及运营安全造提供依据。成严重威胁。已建高速公路隧道，如中梁山隧道、大宝山隧道、石门坳隧道、砒霜坳隧道、朝东岩隧道等，1计算模型与计算参数均遇到了不

6、同程度的岩溶工程地质问题，且其严重数值分析中，假定溶洞为正六面体，模型中隧道影响了隧道的安全及快速施工¨。隧道线路的侧部断面尺寸按照实际尺寸取值，岩体材料采用莫尔一存在溶洞时，改变了一定范围内岩体的应力状态，往库伦模型。利用MIDAS—GTS软件提供单元的激活往会对围岩产生不利影响，同时，支护时机及钝化处理功能，以模拟隧道的开挖过程。为了弄也将随之改变。因此，寻找和确定最佳支护时机，成清隧道侧部溶洞对围岩的影响范围和影响程度，建为地下工程支护技术的核心。立无溶洞模型，然后对二者进行对比分析，得出2种为了准确评价侧部溶洞对隧道围岩的影响范情况下距垂直溶洞边界2D、1．5D、1D、0．5D，0

7、．2D围，以此为支护时机提供科学信息，本文以纳溪高速及0．1D(D为隧道直径)的隧道拱顶、拱肩、拱脚和公路叙岭关隧道为背景，以方形溶洞为例，采用三维拱底等特征点的位移及应力结果，并分析其特征。收稿日期：2011—03—25作者简介：张锋(1984一)，男，河南省商丘市人，在读研究生102公路交通技术2011血表1力学参数表2各监测点位移一～一道隧图1溶洞与隧道的几何关系及特征点位置溶洞与隧道的几何关系及各特征点拱顶／4、