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1、2006年3月南昌航空工业学院学报(自然科学版)Mar.,2006第20卷第1期JournalofNanchangInstituteofAeronauticalTechnology(NaturalScience)Vol.20No.1圆形隧道衬砌与围岩应力的解析法研究11,2郭云英,姜安龙(1.南昌航空工业学院,江西南昌330034;2同济大学地下系,上海200092)[关键词]圆形隧道;衬砌;围岩;应力;解析解[摘要]隧道衬砌与围岩的应力分析是隧道设计中一个重要内容。本文基于厦门市东通道海底隧道对圆形隧道衬砌与围岩应力的封闭解析
2、解法进行研究,首先利用MATLAB编制衬砌与围岩应力程序并选用一个已有精确解的实例进行校验,然后对圆形隧道四种工况进行计算并给出相关的衬砌和围岩的分布曲线,最后对计算结果进行了相关分析。[中图分类号]TU45[文献标识码]A[文章编号]1001-4926(2006)01-0071-07Studyonanalyticalsolutionmethodofcirculartunnelliningandsurroundingrockstress1,2GUOYun-ying,JIANGAn-long(1.NanchangInstitute
3、ofAeronauticalTechnology,Nanxhang,Jiangxi330034,China;2.SubstructureEngineeringDepartment,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Keywords:circulartunnel;tunnellining;surroundingrock;stress;analyticalsolutionAbstract:Thestressanalysisfortunnelliningandsurroundingrockoftunnel
4、sisanimportanttaskintunneldesign.Inthispaper,analyticalsolutiontoliningandsurroundingrockstressofcirculartunnelisstudiedbasedonsubmarinetunnelforXiameneastcorridor.FirstlytheprogramiscompiledbymeansofMATLABsoftwareandhasbeenvalidthroughaprojectwhichhasexplicitsolutions.Seco
5、ndlytunnelliningandsurroundingrockstressesoffourcasesaredepicted.Finally,theobtainedresultsarestudiedandtheauthorsputforwardafewsuggestions.拟建设的我国第一条海底隧道厦门市东通道海底隧道,其断面形状近似于长轴为16m,短轴为12m[1]的椭圆形洞室,按隧道断面的面积等效退化到一个直径12m的圆,利用现有的封闭解析解的计算公式,并[2]用强大的计算软件MATLAB编制相关程序计算隧道衬砌、围岩的应力。以便与
6、有限差分程序FLAC的相应计算结果相比照;希望在量级上、正负号上和规律性上两者能取得一致的结果。目的是对后续运用FLAC程序计算实际洞形的校证。这种验证工作,对一些复杂系统的数值分析而言,是十分有效的,也是很必要的。在应用编制MATLAB程序分析问题之前,选定具有精确解的算例进行校验;再用验证正确的程序对面积等效圆形隧道进行了应力分析和研究,为了与有限差分程序FLAC的相应计算结果相比照,按以下几个CASES分析:无支护且没有超前注浆的围岩应力;超前注浆但没有二次混凝土衬砌的结构与围岩应力分析;!二次混凝土衬砌后的应力分析;隧道运营期的衬砌
7、与围岩应力分析。1编制MATLAB程序及其可行性验证1.1算例及其计算结果7压力隧道洞室半径r1=2.5m。岩体力学参数为:Ed=2∀10kPa,d=0.3,c=250kPa,=30#。初始3-4地应力q=10kPa,综合渗透系数kd=5∀10cm/s。3衬砌内半径r0=2.0m,外半径为r1。衬砌承受内水压力p0=6∀10kPa。衬砌混凝土力学参数为:Ec=7-73∀10kPa,0=0.15,综合渗透系数kc=1∀10cm/s。[收稿日期]2006-01-05[作者简介]郭云英(1978-),女,陕西周至人,助理工程师,学士学
8、位。72南昌航空工业学院学报(自然科学版)3隧道围岩与上覆岩体有水力联系,p1=10kPa,pm=500kPa,=1.0。由钻孔实测及抽水试验获知:R
