四车道大断面浅埋偏压隧道CD法开挖数值模拟分析

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1、第38卷，第2期公路工程Vo1．38，No．22013年4月HighwayEngineeringApr．，2013四车道大断面浅埋偏压隧道CD法开挖数值模拟分析李杨，卢士东，谢伟(北京国道通公路设计研究院股份有限公司，北京100053)[摘要]基于某偏压公路隧道的设计、施工以及地质情况，采用有限元软件midas模拟CD法不同顺序开挖隧道的施工过程，对比分析围岩位移以及支护内力情况。结果表明：从埋深小的一侧开挖比从另一侧开挖的隧道围岩位移、支护内力值都要小。最后经过综合分析，确定了从埋深大的一侧导坑开挖

2、为优选方案，可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。【关键词]偏压隧道；大断面；CD法；数值模拟[中图分类号]U455．4[文献标识码】A[文章编号]1674—0610(2013)02-0137—05TheNumericalSimulationAnalysiswithTheExcavationMethodofCDinShallowBiasTunnelwithFourLaneLargeSectionLIYang，LUShidong，XIEWei(BeijingGuodaotongHighwa

3、yDesign&ResarchInstituteCo．，LTD，Beijing100053，China)[Abstract]Accordingtothedesign、theconstructionandthegeologicalconditionofoneunsymmet—ricalroadtunnel，ThesimulationiscarriedoutbymidastostudythedisplacementsofsurroundingrockandtheInternalforceofsupport

4、ingstruetureinCDmethod．ThesimulationresultsindicatethatboththedisplacementsofsurroundingrockandtheInternalforceofsupportingaresmallerwithexcavatingtunnelfromtheshallowsidebycomprehensiveanalysis，excavatingtunnelfromtheshallowsideistheoptimal-choice．This

5、studyaimstoprovidereferencetosimilartunneldesignandconstruction．[Keywords]Biastunnel；Largesection；CDmethod；NumericalSimulation1工程简介某隧道是望城滨水新城区月亮岛路一期、二期工程(洗心路至潇湘大道景观道段)的一部分，隧道断面形式见图l，为四车道大断面隧道，其中洗心路端洞口段偏压严重(地形偏压)，见图2，围岩为全风化泥质板岩，易产生坍塌或掉块，有三大特点：大断面、偏压、浅埋。9

6、0l676．890①大断面。从图1中可以看出：隧道宽18．67m，为四车道大断面隧道。大断面隧道的尺寸要比图1某隧道断面型式Figure1Thetunnelcrosssection普通的隧道尺寸断面要大，这也就决定了它的受力状况和普通两车道隧道不一样。隧道断面积增大，不对称，从而使支护结构受偏压荷载。开挖之后其稳定性会显著降低。③浅埋。隧道埋深并非单纯指洞项与地面之②偏压。从图2中可以看出：隧道洞口段存在间的厚度，还应考虑围岩结构特征及风化、破碎程着地下偏压，地形偏压导致作用于隧道的压力左右度，上覆地

7、层的水文地质与工程地质特征、松散状【收稿日期】2012—06—10[作者简介】李杨(1979一)，男，北京人，硕士，工程师，主要研究方向为桥梁工程、道路规划与设计。l38公路工程38卷(a)方案1(h)方案2图3施工方案Figure3Scheme图2洞口段偏压图Figure2tunnelbias开挖并支护；③左侧上部开挖并支护；④左侧下部开挖并支护；⑤拆除临时支撑并施做二次衬砌。况，断层影响的程度，结构强度以及地下水等因素。2．1建立模型及围岩参数浅埋和深埋隧道的分界，其按荷载等效高度判定公模型范围为

8、：长4m，宽60m，高50m，见图4，式为：隧道围岩采用实体单元模拟，采用摩尔库伦模型；锚=胁q、杆采用植入式桁架单元模拟，初期支护及临时支护采用板单元模拟，采用弹性模型；二衬采用实体单元：模拟，采用弹性模型。边界条件为左右方向固式中：q=yh，h=0．45×2，∞=1+(一5)；Ij}为定、前后l，方向固定，地表z方向固定。材料参数系数(在矿山法施工条件下，I～Ⅲ级围岩取2．0，见表1、表2。Ⅳ～Ⅵ级围岩取2．5)；Ⅳ为浅埋隧道分界深度，m；。为等效荷