茶林顶隧道地应力演化及断层带施工力学分析

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1、第5卷第3期地下空间与工程学报Vo1．52009年6月ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringJun．2OO9茶林顶隧道地应力演化及断层带施工力学分析方建勤，胡居义，林才奎，程崇国，靳晓光(1．广东云梧高速公路有限公司，广东527300；2．重庆交通科研设计院，重庆400067；3．重庆大学土木工程学院，重庆400045)摘要：结合复杂地质条件下茶林顶隧址区的山体演化过程，进行了地应力场的二维有限元数值模拟，获得其原始地应力；以隧道最大埋深处断层典型断面为例，建立了隧道施工穿过断层带过程的空间三维数值模型，模拟了隧道围岩一支护结构的位移

2、应力随施工步的变化情况。为隧道优化设计和安全施工提供了依据。关键词：隧道；地应力演化；围岩应力位移；断层；数值模拟中图分类号：U451文献标识码：A文章编号：1673—0836(2009)03—0536—05AnalysisonGeo．StressEvolutionandConstructionMechanicsofFaultZoneforChalindingTunnelFANGJian—qing，HUJu—yi，LINCai—kui’。CHENGChong—guo。JINXiao—guang【1．GuangdongYunwuHighwayCo．LTD。Guangdong527300。C

3、hina：2．CommunicationsResearchandDesignInstitute-Chongqing400067。China；3．FacultyofCivilEngineeringofChongqingUniversity。Chongqing400045，China)Abstract：CombinedwithmountainevolutioninChalindingtunnelareaundercomplexgeologicalcondition，2Dfiniteelementnumericalmodelingofgeo--stressfieldevolutionwaspr

4、ecededandtheinitialgeo·-stressoftunnelwasobtmned．Takingthetypicalfaultsectionoftunnelatmaximuindepthforexample，3DfiniteelementmodeloftunnelconstructionthroughfaultzoneWasbuilt，displacementandstresscharacteristicsofsurroundingrockandsupportsstructurewithconstructionstageswasstudied．Resultsofanalys

5、isprovideevidencefortunneloptimizationdesignandsafeconstruction．Keywords：tunnel；evolutionofgeo—stress；stressanddisplacementofsurroundingrock；fault；numericalmodehng355Ill，隧道进出口山体呈缓坡状，自然坡度为l0。1引言～20。，隧道中部山顶及山凹两侧山坡坡度较大，约在山区隧道建设中，了解隧址区岩体地应力场3O。一35。，山体植被茂密，主要生长松树和杂草，的分布特征和地应力大小，对隧道的设计和施工具山体地表发育有数条小沟谷，

6、部分沟谷内有常年流有非常重要的意义。获取地应力的方法有实测地水，地表水量较小，隧道中部为较大沟谷(分水应力、计算机数值模拟分析等¨J。凹)，呈北东方向，平时无水流，但大雨时水量较广梧高速公路双凤至平台段上茶林顶隧道地大。隧道断层处最大埋深220m。处重丘山岭区，山体走向总体呈近北东或北西向，隧道区的主要地质构造为背斜褶皱构造，其核地势总体呈南高北低，隧道线路经过最大高程约部为泥盆系东岗岭组地层，两翼为泥盆系榴江组地+收稿日期：2009-02-19(修改稿)作者简介：方建勤(1973一)，男，博士后，主要从事岩土工程和隧道工程研究。E—mail：jxgcqu@163．com基金项目：广东省

7、交通厅科技项目“复杂地质条件下隧道施工安全保障技术研究”资助2009年第3期方建勤，等：茶林顶隧道地应力演化及断层带施工力学分析537层，为一向北西倾覆的背斜构造(图1)。其中，最模型为莫尔库仑准则。大埋深处的断层倾角较陡，影响带宽10m左右。表1岩层物理力学参数Table1Physicalandmechanicalparametersofrocks2地应力演化过程的有限元模拟2．1计算参数的选取根据工程地质勘查报告和公路隧道设计规