大跨度小净距公路隧道模型试验研究

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1、公路隧道2014年第3期(总第87期)大跨度小净距公路隧道模型试验研究冯义陈寿根(1．中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043；2．西南交通大学土木工程学院成都610031)摘要文章针对国内新近出现的低跨比双洞八车道，依托相关实际工程，进行了室内模型试验和必要的数值模拟分析。主要研究了该类隧道近接时衬砌内力，洞周位移，接触压力随净距的变化规律，并且结合FLAC。。进行数值模拟计算，与试验得到的各测点受力大小进行对比，阐述了规律形成的原因，分析了隧道净距改变对低高跨比双洞八车道衬砌结构和围岩的破坏特征影响，提出了相应建议，为以后类似工程提供一些参

2、考。关键词公路隧道模型试验小净距衬砌表1国内外部分超大跨扁平公路隧道1引言隧道名称长度宽×高／最小净m类型规模目前我国在公路隧道中主要采用单洞双车道／m距／m和单洞三车道型式，随着交通量的进一步加大，单贵州大阁山隧道49622．O×18．O单洞四车道洞已不能满足交通需要，双洞近接隧道不断增多，韩家岭隧道52121．2×15．1单洞四车道其中又以双洞八车道最为复杂。然而，国内外目前广州猫山隧道41526．1×一单洞四车道已修建的双洞八车道隧道数量还非常少，可借鉴的韩国Sapaescan隧道18．8×10．5单洞四车道经验和技术非常有限，目前双洞八车道隧

3、道的设计广卅I龙头山隧道99O19．2×1O．222．6双洞八车道和施工基本上还沿用单洞三车道隧道的方法。2006年2月建成的深圳南坪快速雅宝隧道是我国深圳雅宝隧道262．521．1×13．7>4O双洞八车道第一座投入运营的双洞八车道公路隧道，同年6月深圳新屋隧道82820．6×13．36．O双洞八车道贯通的广州东二环龙头山隧道是我国目前最长的双洞八车道公路隧道。双洞八车道隧道高跨比很2模型试验小，隧道呈严重的扁平形状结构，围岩和支护结构2．1试验装置及量测内容中的应力集中现象比三车道隧道相比更为突出，拱试验在台架式钢板试验模型槽内进行。试验顶拉裂和

4、墙脚下沉现象更为严重，围岩和结构受力模型槽用两组加劲工字钢对模型槽前后进行约束，条件很差。特别是在浅埋小净距情况下，岩体中应使围岩和隧道模型体处于平面应变状态，整个模型力重分布规律更为复杂，隧道稳定性更为严峻。因槽的内表面粘贴一层厚lmm的聚四氟乙烯板，以此，开展双洞八车道模型试验研究和相应数值模减小模型槽边界效应对试验的影响。试验模型槽拟，对今后此类工程研究和实践有重要意义。表1的尺寸为4．3m×3．7m×0．48m，隧道模型放置空为国内外部分超大跨扁平公路隧道。间尺寸为1．8mX0．72mX0．48m。在围岩相似材文章中依托的新屋隧道是另一座双向

5、八车道料的顶部也即“地表”处设置加载分配梁，再在梁上公路隧道，它位于深圳市西丽片区塘朗山，益力矿泉水厂以西北，生活垃圾场以南，隧道左线起讫里对称布置两个千斤顶，用液压装置作为加载系统通程Z12+220～Z12+844，长624m；右线起讫里程：过千斤顶对整个系统进行加载。加载与约束试验Z12+240～Z12+844，长604m。隧道最大开挖宽系统如图1所示。度为21．01m，高度为13．32m，高跨比为0．63，左、试验中测定内容包括：(1)应变测量：在双洞内右线最小净距为19，洞身最大净距34m，隧道最大外布置各8个点进行测量，分别是：拱顶(左，右

6、)，拱埋深54m。文章由模型试验得到该类隧道各测点肩(左，右)，边墙(左，右)，拱脚(左，右)，仰拱，采用内力，位移，接触压力的随净距的变化规律，结合必在衬砌内外侧对称布设环向电阻应变片方式测读要数值模拟做了相应阐述，并且分析了隧道净距改内外侧应变值，以此获得内外侧的应力及衬砌截面变对隧道围岩和衬砌破坏特征影响。的内力，用CM—l1—24型静态电阻应变采集仪器-1。公路隧道2014年第3期(总第87期)采集应变数据，应变片为半桥连接，贴补偿片控制验模型，最后加载试验。根据净距不同，试验中分数据漂移，通过导线连接在电脑终端上，每加载一为八种工况：3、6

7、、8、12、15、19、22、25m，通过改变间级荷载由应变数据采集系统自动采集，当实测应变距按照上述内容进行多组试验。值在±9000~e时，系统误差小于1．0。(2)洞室2．3试验参数．周边径向位移：洞室周边径向位移共量测6个点，布在静力相似条件下，取几何相似比C一40、重置如图2所示。采用SP一10A位移数显仪进行自度相似比取C7—1进行试验(相似比：原型与试验动测量，测量控制精度为0．01mm，每级加载后立即模型之间相同物理量之比，用字母C表示)。在C、进行读数并做记录。(3)破坏过程观测记录：每次C7的基础上，根据相似准则可推得各物理力学参数

8、试验加至峰值荷载后，停止加载进行裂缝和变形记原型与模型值的相似比。录，并用照相机进行拍照作图，在试验过程中，