基于FLACK3﹢D的隧道监测数值模拟

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1、2014年第5期·113·第40卷总第181期SichuanBuildingMaterials2014年10月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.05.0493D基于FLACK的隧道监测数值模拟何晖,郭智(西安工业大学建筑工程学院,陕西西安710032)摘要:基于西施坡隧道,按照隧道开挖与支护顺序,3D2监测断面布置分析监测数据,采用FLAC软件对隧道开挖与支护全过程进行数值模拟。分析结果表明,数值模拟与信息化施工监西施坡隧道采用台阶法开挖,监测断面分为生产断面测数据吻合较好,其土体

2、计算参数选择合理,数值模拟方与科研断面。具体监测断面的布置如图1~2,其中图1中法正确,为类似隧道工程的变形预测及设计提供参考据。的1、2、3为拱顶监测点,AB、CD测线为收敛测点;图2关键词:隧道;监测;围岩稳定;数值模拟中的A、B、C、D、E测点为科研断面测点。中图分类号:U456文献标志码:A文章编号:1672-4011(2014)05-0113-03A2132NumericalsimulationoftunnelmonitoringbasedABCB3DonFLACKDECDHEHui,GUOZhi(Architect

3、ureandCivilEngeeringInstitute,Xi’anTechnologyUniversity,Xi’an710032,China)图1生断断面布置图图2初期支护科研断面布置图Abstract:BasedontheXiShiPotunnel,accordingtothe3数值模拟tunnelexcavationandsupportingsequence,analysisofmonito-3Dringdata,usingFLACnumericalsimulationoftunnelexcava-为了监测结果有明显

4、的对比对象,本次模拟继续以入tionandsupportingprocess.Analysisresultsshowthatthenu-口左洞ZK4+639．0断面为数值模拟对象,通过得到该断面mericalsimulationareingoodagreementwithinformatization的模拟计算结果所得结论评价西施坡隧道的动态监测效果,constructionmonitoringdata,theselectionofsoilparameteris进一步分析总结围岩变形规律,研究围岩稳定性。reasonable,

5、thenumericalsimulationmethodiscorrect,forthe3．1模型建立deformationforecastofthesimilartunnelengineeringandprovi-在隧道开挖之前,隧洞在围岩自重和天然地层及其他dingreferencefordesign.力场的共同作用下,就已经形成了一个较为稳定的自稳天Keywords:tunne;monitoring;thestabilityofsurround-然应力场。在岩体自重作用下,纵向位移和应力场呈现水ingrock;numer

6、icalsimulation平条状分布,由于隧道周边区域的单元发生变化从而引起有一定的起伏。图3为隧道初始模型的建立,图4~5能够1工程概况看出由于自重应力场条件作用,最大竖向应力为-0．4548西施坡隧道位于陕西省商洛市商州区北,为双向4车MPa,表示压应力,最大的变形方向为-25．82mm,竖向道分离式中隧道,采用新奥法施工,隧址区岩土工程层可向下,体现下沉。划分为第四系全新统耕土层、第四纪上更新统粉质黏土、砂卵石和第三系紫红色砂岩、泥岩互层。商洛市商州区地跨秦岭地轴和秦岭印支褶皱带两大构造单元,勘察区地质构造单元属秦岭昆

7、仑纬向构造带南亚带的中段,构造线近东西向延伸。区内构造较简单,褶皱、断裂不发育。西施坡隧道位于基岩低山丘陵区,穿越的地层主要为第三系泥岩、砂岩互层,属于低应力区。隧道区隧道围分级如下:Ⅳ级ZK4+600~ZK5+010、YK4+585~YK4+993段;Ⅴ级ZK4+560~ZK4+600、ZK5+010~ZK5+068、YK4+图3隧道初始模型的建立图524~YK4+585及YK4+993~YK5+056段围岩。(自重应力场下纵向应力/Pa,纵向位移/mm)3．2隧道开挖的数值模拟作者简介:郭智(1987-),男,在读硕士研究

8、生,主要从事岩土与地下通过对隧道开挖后,尚未支护和已经支护后,两种不工程领域的研究工作。同情况下分别进行数值模拟,根据模拟计算结果进一步分通信作者:何晖(1962-),男,教授,主要从事岩土与地下工程领域的析研究隧道的支护效果,及深入探讨在是否有支护的条件教学与科研工作。·1