小线间距城市双线隧道围岩稳定性分析.pdf

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1、第21卷第9期岩石力学与工程学报21(9)：1335～13382002年9月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringSept.，2002小线间距城市双线隧道围岩稳定性分析胡元芳(中铁西南科学研究院成都610031)摘要在修建城市双线隧道时，由于地形等因素的限制，隧道间距一般都难以满足普通技术规范的要求。为了分析双线隧道围岩稳定性特征与围岩级别、隧道间距、支护等的变化关系，应用有限元数值计算方法对小线间距双线隧道围岩稳定性进行了详细计算，得出小线间距城市双线隧道最小净距的参考值，并对厦门仙岳山隧道进行了围岩稳定性计算。关键词小线间距，围岩稳定性，有

2、限元法分类号U45，TU453文献标识码A文章编号1000-6915(2002)09-1335-04通过材料内部应力状态来判定此材料是否达到破坏1引言状态，若未达到破坏状态，则进行弹性处理，否则将按照弹塑性理论进行处理。在计算中采用Mohr-城市隧道是城市基础设施的重要组成部分。随Coulomb屈服准则。着城区规模不断扩大，城市隧道及地下工程不仅数计算采用2D-ó提供的等参四边形单元。锚杆量增加，而且都向长大化、施工环境复杂化方向发和衬砌被近似模型化成线性材料，衬砌作为梁单元展。城市隧道受地形及城市建设规划用地及邻近既进行计算。有建筑物的限制，其空间位置、平面布置以及双线双洞线间距等技术参数

3、一般难以满足围岩稳定性影2小线间距城市双线隧道围岩稳定[1]响范围和普通设计规范的要求。并且城市隧道一性特征般埋置较浅，岩体风化破碎，渗漏水严重，围岩自身承载力很弱，虽然初始地应力量值不会很大，然修建双线隧道，首先得确定隧道间距，《铁路而开挖后引起的围岩应力则可能会波及地表和附近隧道设计规范》中规定，两相邻隧道的最小净距应建筑物。这些都使城市隧道的设计及施工面临新的[2]按围岩地质条件、隧道断面尺寸及施工方法等因素问题。来确定。一般情况可采用表1中的数值。因此，针对城市隧道与山岭隧道在上述各方面的特殊性，本文通过理论分析，研究城市隧道，特表1两相邻单线隧道的最小净距别是复杂地质条件下小线间距

4、双线市政隧道的围岩Table1Minimumintervalofdouble-holetunnels稳定性特征以及小线间距对隧道围岩稳定性的影响、围岩级别ⅠⅡ～ⅢⅣⅤⅥ双线隧道安全的开挖距离等，为我国城建部门制订净距/m(1.5～2.0)B(2.0～2.5)B(2.5～3.0)B(3.0～5.0)B＞5.0B本行业隧道工程设计施工的技术标准和技术规程，注：B表示洞径(下同)。为完善和发展隧道工程修建技术提供依据和积累经验。在修建城市隧道时，由于地形等因素的限制，作者在本次计算中采用的是由日本软脑株式会隧道间距一般都难以满足普通设计规范的要求。因社SoftBrain公司于1995年研制开发推出

5、的2D-ó此，在本次计算中，主要针对浅埋条件下(取埋深约计算程序，材料模型为弹塑性模型。根据屈服准则，30m)，不同围岩级别、不同隧道间距的情况，分析2001年9月1日收到初稿，2001年11月10日收到修改稿。作者胡元芳简介：女，30岁，硕士，1996年毕业于四川联合大学岩土工程专业，现任助理研究员、在读博士研究生，主要从事隧道及地下工程和数值计算分析方面的研究工作。•1336•岩石力学与工程学报2002年双线隧道的围岩稳定性特征，以给小线间距城市双各种工况下的洞顶位移值随隧道净距变化曲线[3]线隧道的修建提供依据。如图2所示。这次计算主要对Ⅰ～Ⅵ级围岩及隧道间距分别为5，10，15，20

6、，25和30m共36种工况的围岩稳定性进行了分析。围岩物理计算参数的取值根据《铁路隧道设计规范》给出的参数范围取其下限值，如表2所示。表2围岩参数取值Table2Mechanicalparametersofsurroundingrocks－34图2各种工况下洞顶位移值随间距变化曲线围岩级别g/kN·mc/MPaj/(°)mE/10MPaFig.2Tunnelcrowndisplacementsvs.tunnelintervalsatⅠ276.300450.173.000differentcasesafterexcavationⅡ251.700400.231.000Ⅲ230.400350.29

7、0.300Ⅳ210.100300.350.100(1)双线隧道间距对隧道围岩稳定性的影响Ⅴ190.025250.410.040从计算结果中可知，双线隧道的间距是影响隧Ⅵ170.006200.470.012道围岩稳定性的一个重要因素。以Ⅳ级围岩毛洞开挖为例，当隧道间距为5m时，双线隧道间岩柱完经计算，得出了各种工况下的毛洞开挖围岩破全破坏，两隧道破坏区域连通。而当隧道间距大于坏区域，图1为Ⅵ级围岩毛洞开挖破坏区