小净距偏压隧道合理开挖顺序探讨.pdf

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1、公路隧道2011年第2期(总第74期)小净距偏压隧道合理开挖顺序探讨李星平陈力华张蕾。王建华(1招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067；2中国人民解放军后勤工程学院军事建筑工程系重庆401311)摘要采用改进的有限元强度折减法计算了某浅埋偏压小净距隧道的2种开挖方式在各个施工阶段的安全系数大小。通过比较这些安全系数，找到了2种开挖方式在整个开挖过程中最容易产生破坏的施_丁步，得到了浅埋偏压小净距隧道先开挖深埋侧能避免出现较危险的施工状态这一结论。关键词小净距偏压隧道开挖顺序有限元强度折减法安全系数浅埋偏压小净距隧道合

2、理开挖顺序研究一直以从“强度折减”的角度对隧道安全系数进行定来就是工程界高度关注的问题，以往的学者已经做义，即隧道保持稳定的能力，安全储备大小的度量。了一定的研究工作。例如靳晓光、刘伟等通过对京1．2改进的强度折减法福高速公路三明、福州段小净距偏压隧道开挖顺序靳晓光、陈力华通过研究发现：以往的抗剪强度研究，分析了隧道开挖顺序对围岩破坏接近度、围岩折减法并不适用于计算所有的岩土结构安全性，仅变形位移以及对空间围岩体塑性破坏和位移的影仅适用与计算以受剪破坏为主的结构(一般边坡)的响，得到了先开挖浅埋侧隧道优于先开挖深埋侧隧安全性，

3、对于以受拉破坏为主的结构(钟乳石)应采道的结论[1；孙亮、徐林生通过对观音庙隧道进口小用抗拉强度的折减才能得到正确的结果。然而很多净距段的数值模拟研究，认为先开挖浅埋一侧后开结构某些部位受拉破坏，某些部位受剪破坏(隧道、挖深埋一侧的施工方式相对合理L2；杨小礼、眭志荣陡边坡)，须使抗拉强度与抗剪强度同步折减才能得对浅埋小净距双洞6车道偏压公路隧道在不同开挖到准确的安全系数数值大小。因此，靳晓光、陈力华顺序下进行施工力学数值模拟。数值结果表明：先等对强度折减法进行了改进，提出了“拉剪强度同步开挖深埋一侧隧道，围岩塑性区较小，左洞

4、拱顶不会折减的强度折减法”，即：出现围岩拉裂区，右洞拱顶塑性区较小_3]。c一，tan一tancfl一F，tn一F，’了√一F(2z)J可见，对于浅埋偏压小净距隧道合理开挖顺序目前工程界没有统一的认识。因此展开这方面的式中，T为材料抗拉强度指标。研究，并为类似工程提供科学依据很有必要。岩(土)材料在压应力空间中以受剪破坏为主，在拉应力空间中以受拉破坏为主，因此岩土结构的1隧道安全系数计算安全性取决于材料的抗剪强度指标和抗拉强度指1．1有限元强度折减法标，只要抗剪强度或者抗拉强度任一不能满足受力采用强度折减法计算边坡的安全系数已

5、经普遍要求材料就发生破坏，同步折减抗拉强度和抗剪强得到学术界的认可_4]。类比这种方法，郑颖人等度是为了保证抗剪安全储备和抗拉安全储备都得到利用有限元强度折减法对隧道结构的安全性做了一同等的减少。所以，“拉剪强度同步折减的强度折减些开创性的研究[8-11]。在有限元计算中通过降低法”既符合“强度折减”的基本思想，又符合岩(土)材岩土材料的强度参数直到整个体系达到濒临破坏的料破坏的根本特征，是适用性更广泛的强度折减法。极限状态，临界破坏时的折减系数即为安全系数，即1．3其他材料强度的折减c根据安全系数的定义，为了使强度折减过程中

6、f=一==F，tanrfl一(1)各种材料发挥的功效都得到同等减弱，须满足各种式中，c、分别为材料的粘聚力和摩擦角。材料强度也同步折减。混凝土可以看作满足Mohr强度折减这一过程并非围岩及衬砌材料强度真-Coulomb屈服准则的材料，应按(2)式进行折减。正发生了变化，而是为了寻找整个体系的极限状态锚杆及拱架为钢材，是符合VonMises屈服准则的(濒临破坏的状态)将各种材料为体系稳定发挥的作理想弹塑性材料，按照(3)式进行折减，用同步消减的假想过程。公路隧道2011年第2期(总第74期)i，，一厶F(3)算例模型如图2所示，

7、模型边坡两侧为水平约·束边界，底部为完全固定边界。采用l二节点i角形式中，厂一厂分别为锚杆在折减前后的屈服强度。单元进行剖分。2合理开挖顺序计算方法隧道施工过程中，因为开挖和支护其安全程度处于一个变化的状态，L大J此各个施工过程对应的安全系数是不一致的。合理开挖的实质是为了避免在施工过程中出现安全系数较低(较危险)的施工状态。因此只需要计算每个施状态的安全系数，就图1隧道衬砌断面可以知道那种施工方法更优。2．1模型介绍算例隧道为2车道隧道，开挖宽度12．08m，高度10．1m，两洞之间的间距为4m。系统锚杆为(p22砂浆锚杆，

8、长度4m，环向间距0．8m，纵向间距lm，钢拱架采用宽翼缘H型钢，型号HK200b，纵向问距lm，喷射混凝土厚26cm。衬砌断面如图1所示。1、3为上台阶土，2、4为下台阶土，5、6上台阶喷射混凝土及拱架，7、8为仰拱，9、10为上台阶锚杆，11为上台阶中夹岩锚杆，12、13