浅埋双孔平行隧道开挖围岩应力和位移分析_晏莉

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1、第33卷第3期岩土工程学报Vol.33No.32011年.3月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringMar.2011浅埋双孔平行隧道开挖围岩应力和位移分析122晏莉，阳军生，刘宝琛(1.长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410004；2.中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075)摘要：结合复变函数理论求解弹性力学平面带孔洞问题的优势，以及交替法简单的重复循环计算步骤，成功地解决了半无限平面内双孔平行圆形隧道开挖的弹性问题，并且借助于计算机编程，获得了隧道开挖后围岩的应力场和位移场。从附加面力的逼近精度、迭代计算的收敛度以及洞周位移三个不同的

2、方面，对计算精度进行了讨论。此外，通过工程实例分析，将现场实测的单孔和双孔隧道施工后产生的地表沉降值与理论计算结果相比较，发现两者吻合较好，其中地表产生的最大沉降值的计算结果与实测值的误差不超过5%。关键词：双孔平行隧道；交替法；复变函数；应力场；位移场中图分类号：U452文献标识码：A文章编号：1000–4548(2011)03–0413–07作者简介：晏莉(1979–)，女，讲师，主要从事隧道与岩土工程方面的教学与研究。E-mail:yl_21th@163.com。Stressanddisplacementofsurroundingrockwithshallowtwin-para

3、lleltunnels122YANLi,YANGJun-sheng,LIUBao-chen(1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,ChangshaUniversityofScience&Technology,Changsha410004,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)Abstract:Thederivationofanexplicitanalyticalsolutionispresent

4、edtocalculatethestressanddisplacementfieldsduetotheexcavationoftwin-paralleltunnelsinahomogeneouselastichalfplane.Thesolution,whichisachievedsuccessfullybytheprogramwithcomputer,isbasedontheadvantageofthecomplexvariablesforsolvingtheproblemsoftheplanewithholeandthesimplerepeatedcalculationsteps

5、ofalternatingmethod.Thecalculationprecisionisdiscussedfromthreedifferentaspectsoftheapproximationaccuracyofadditionalsurfaceforce,theconvergencedegreeoftheiterativecalculationandthedisplacementoftunnelboundary.Furthermore,themethodisappliedtoapracticaltunnelengineering.Itisfoundthatthecalculate

6、dresultsofthesurfacedisplacementscausedbyexcavationofatunnelandtwintunnelsagreewiththemeasuredresults.Thediscrepancyofthemaximumsurfacedisplacementsbetweentheanalyticalsolutionandthefieldmeasurementislessthan5%.Keywords:twin-paralleltunnel;alternatingmethod;complexvariable;stressfield;displacem

7、entfield[4]0引言到任意次迭代后应力场及位移场的计算公式。Kooi目前城市地铁均采用平行双洞甚至多洞室布置形等则采用双极坐标对考虑足够埋深下的两平行近距离[5]式。这些隧道大多距离地表面埋深很浅，且隧道之间隧道的应力场进行了计算。上述研究对象均是考虑的间距也较小。因相互影响，双孔平行隧道开挖对地深埋隧道，即围岩条件可视为无限介质，初始应力场表和围岩的影响程度和范围比单孔隧道施工更为显为作用在无限远处的外荷载。但是，在浅埋条件下，著。由于地表边界的