岩体隧道开挖工程数值分析.pdf

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1、程潇：岩体隧道开挖工程数值分析149岩体隧道开挖工程数值分析程潇(河海大学岩土工程研究所。南京210098)【摘要】公路隧道是一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进出两个工作面，施工较慢、工期较长。从目前我国公路隧道发展趋势来看，之后的很长一段时间，仍采用新奥法为主要施工方法，这也符合世界潮流。文章通过Midas／GTS软件，结合某锚喷支护围护方式的公路隧道，分析了岩体隧道台阶法和导坑法两种开挖方式开挖后各自的位移变化、围岩塑性区分布范围和锚杆轴力。【关键词】岩体隧道；台阶法；导坑法；数值分析【中图分类号】TU941

2、【文献标识码】A【文章编号】1001—6864【2014)12—0149—03NUMERICALANALYSISoFROCKTUNNELEXCAVATIONENGINEERGCHENGXiao(GeotechnicalResearchInstitute，HohaiUniversity，Nanjing210098，China)Abstract：Highwaytunnelisafiatstructure，undernormalcircumstancesonlyexitinandouttwoworkingface，cons

3、trucdonisslower，durationofconstructionislonger．FromthecurrentdevelopmenttrendofhighwaytunnelinChina，afteralongperiodoftime，thenewAustriantunnelingmethodisstillusedasthemainconstructionmethod，whichisalsoinlinewiththeuendoftheworld．Inthisarticle，throughMIDAS—GTSs

4、oftware，combinedwithhighwaytunnelofawayofanchorsprayedconcretesup—porting，analythatafterexcavationbyusingrockbenchmethodandheadingmethodtwoexcavationmethods，therespectivedisplacement，surroundingrockplasticzonedistributionrangeandtheaxialforceofbolt．Keywords：roc

5、ktunnel；stepmethod；headingmethod；numericalanalysis隧道施工包括开挖与支护两个过程。新奥法在1．1工程概况国内外隧道结构设计和施工中得到成功的应用，新奥某公路隧道平均埋深67m，隧道岩层分三层，分别法施工按其开挖断面的大小及位置基本可以分为全为全风化层、强分化层和中分化层，隧道位于中分化断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方层中。分南线和北线，隧道净宽15．6m，净高1lm。南案⋯。锚喷支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混线采用台阶式开挖，分三步开挖，北线采用分部

6、开挖凝土等结构的组合支护形式，可根据不同围岩的稳定法中的导坑法开挖，分四步开挖。采用锚杆和喷射混状况，采用不同组合支护方式。锚固的基本原理是依凝土围护。锚杆直径为~b25mm，喷射混凝土厚24ram，靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或如图1所示。围岩材料模型采用平面应变库伦摩尔本保持地层开挖面自身的稳定，锚固的承载主体是经过构模型，锚杆采用植入式桁架单元，植入式桁架单元应力重分布后的围岩，并非传统刚性支护中的刚性砌的优点在于不需要和土体网格节点耦合，程序会自动体，锚固支护系统中允许围岩产生一定的变形(松找到

7、最近的节点来传递位移。用施工阶段模拟隧道弛)，以释放围岩体中的地应力或进行应力重新分布，开挖的详细过程，这样计算模拟分析和实际受力更接在有效的监测下控制围岩的变化“。本文结合某采近。考虑荷载释放系数，开挖时应力会释放一些，由用锚杆和喷射混凝土围护的公路隧道施工，通过锚喷支护结构承受主要的荷载。Midas／GTS数值模拟软件，分析了岩体隧道工程不同1．2材料特性的开挖方式下围岩开挖后的位移变化、围岩塑性区分隧道各岩层和其它材料的力学参数如表1所示。布范围和锚杆轴力的同异。开挖步骤为：步骤零，初始地应力模拟；步骤一，开挖

8、1施工全过程分析南线上并支护；步骤二，开挖南线中、下并支护；步骤程潇：岩体隧道开挖工程数值分析15l与拱顶连接区域的开挖，南线隧道拱顶位移沉降主要性区分布范围大于导坑法的分布范围，并且台阶法隧发生在上部开挖与初支，北线隧道拱顶沉降发生在左道拱脚的塑性程度高的范围多导坑法范围。上部开挖初支和右上部开挖初支，其中右上部开挖初(3)隧道开挖后锚杆轴力