隧道真三维数值模拟-论文.pdf

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1、·46·价值工程隧道真三维数值模拟Three-dimensionalNumericalSimulationofTunnei李衍翰LIYan-han；廖云平LIAOYun—ping(重庆交通大学河海学院，重庆400074)(ChongqingJiaotongUniversityCollegeofHohai，Chongqing400074，China)摘要：很多学者采用数值模拟的方法分析隧道开挖问题，但往往是用平面模型或者未考虑山体地貌的假三维模型，这往往不符合隧道开挖的实际情况，造成了分析结果与隧道的真实情况有很大的误差。文章根

2、据山体地貌特征，建立了考虑山体地貌的真三维地质模型，并在此基础上进行了开挖分析，得出了更准确的结果。Abstract：Manyscholarsadoptthemethodofnumericalsimulationanalysisoftunnelexcavationproblems，butareoftenusingtheDianemodelorfake3dmodelofnotconsideringthemountainlandscape，whichoftendonotaccordwiththeactualsituationoft

3、unnelexcavation，theanalysisresultswiththerealsituationofthetunnelhasalotoferrors．Acco耐ingtothemountainlandscapecharacteristics．toestablishthetrue3dgeologicalmodelofconsideringmountainlandscape，andtoanalyzetheexcavationonthebasisofthis，themoreaccurateresultisobtained

4、．关键词：隧道；数值模拟；山体；地貌Keywords：tunnel；numericalsimulation；themountain；landscape中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1006—4311(2014)12-0046—020引言表1岩石力学参数随着我国交通事业的迅速发展，隧道建设也进入了岩性E／l【Pa~／kN／mc／kPa‘D，。～个新的发展时期。除了城市地铁隧道与海底隧道，绝大砂岩5．5x10O_225．52．40x1042．5多数隧道都是在山体中开挖，山体往往有各种各样的地貌特征，这些地貌特征往往决定

5、山体的初始地应力场。越来地质模型，将山地地貌等高线图导入MidasGTS地形生成越多的学者采用数值模拟的方法来研究隧道开挖过程中器，生成山体地形。模型尺寸xy=526mx500m，200m

6、更符合工程实际的结论。3．2模拟计算结果1地貌特征3_2_1初始地应力图2为隧道开挖前山体竖向应力该等山地高线图尺寸横等值线云图，即山体初始地应力云图。526m：纵500m，最高峰海拔575．9m，最低海拔409．7m，该山地地貌陡峭，地势走向左低右高，山高谷深，地形起伏多变，模型必须考虑地形起伏的影响。2工程概况隧道采用三车道大断面设计，隧道断面形式采用三心圆，三心圆参数rl=14m，r2=6．5m。隧道轴线总长500m，隧道图2初始地应力等值线图／ken平均埋深250m，走向自南向北，隧道开挖形式采用全断面地应力明显受地形

7、地貌分布影响，在山谷低凹地带应开挖，山体岩性为砂岩，参数见表1。力值变高，一般在0．66Mpa以上，个别地区可达1．17Mpa3隧道三维地应力场模拟(压应力)。在地势较高的地方应力值变低，在山顶地区应3．1地质有限元模型根据1：1的野外调查数据建立力值最低。深层地应力恰恰相反，在地势较高覆盖层下方的地区，地应力变高，最大达到了8．39Mpa，位于山体的东作者简介：李衍翰(1988一)，男，四川成都人，硕士在读，就读于重庆交通大学岩土工程专业，主要从事地下工程与道路南角下方。工程研究：廖云平(1981一)，男，重庆永川人，高级工

8、程3_2_2隧道开挖后应力场隧道开挖后，对隧道围岩师，现任重庆地质矿产研究院三所副所长兼总工，主要产生动态的扰动，造成应力重分布：隧道开挖导致岩体内从事水、工、环地质领域的技术工作。部应力释放，拱顶岩体下沉，发生洞顶坍塌现象；拱底部岩ValueEngineering·47·水