软弱围岩段隧道施工过程中围岩位移的三维弹塑性数值模拟.pdf

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第卷笫期
岩石力学与工程学报.
年月,
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软弱围岩段隧道施工过程中围岩位移的
维弹塑性数值模拟
三余健~,何川
.两南交通大学地下秤系,,重庆
搞蔓:以渝黔二期工程笔架山隧道埋深最大的软弱围岩段实体建模,应用有限元程序对其施工全过程进行三维弹
塑性数值模拟,从而得出该段某一指定横断面上各点围岩沉降及水平位移随开挖过程的变化规律和数值大小。计
算结果表明:对沉降和水平位移影响最大的是在指定段前后各的范围内,约占其总量的/,而上台阶开挖的
影响又明显人于下台阶开挖;在掌子面未开挖之前,围岩沉降和水平位移均己完成% 右;从横断面上看,围
岩位移比较明显的区域主要集中在距洞壁~处。另外,现场实际茸测拱顶下沉数据和拱腰水平收敛值与计算
数据的相互比较表明,两者变化规律吻合较好。
关词。隧道工程;公路隧道;围岩位移;有限元;现场测试
中田分类号, 文献标识码: 文章编号:———



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具有埋深浅、围岩稳定性差和受力复杂的特点,施
引言工中稍有不慎就会造成围岩的过大变形而导致失
稳。因此,对于隧道浅埋软弱段围岩在施工中的沉
以新奥法修建的公路隧道中,隧道浅埋软弱段降及位移变化规律的研究非常重要。而目前对此研
收藕日期——:修回日期—
作者筒介余健,男,博士。年毕业丁重庆大学采矿工程系化学矿开采专门化专业,现任副教授,主要从事隧道及岩土工程方
面的教学与研究工作—:.。
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究的方法有以下种:一是现场量测方法:二是模根据设计施工图纸资料,取埋深最大的一处
型试验方法;三是数值模拟方法。种方法各有利类围岩考虑,其里程为右线.~
弊,互为补充。本文以数值模拟为主,对隧道施工.,最大埋深。三维弹塑性数值计算根据此
全过程进行模拟,同时结合现场实测数据对计算结段地质参数、地形实态建模。
果进行对比,以检验、分析结果的合理性。目前在对于隧道拱顶部超前注浆小导管,根据目
施工阶段的沉降和位移方面的研究成果主要以平面前国内外的研究成果~剐,其作用是存顶部形成加
数值模拟为主,虽然平面数值模拟可以对多种工况固层和起到“抬梁”的效果,以阻止隧道顶部过大
和不同的支护参数进行研究,但却不能把施工过程的变彤而造成局部坍塌。因此,在计算中可采用释
的时间和空问效应完全反映出来,而时间效应放载荷的方法来模拟其作用『。为保证计算的准确
和空间效应对围岩稳定性的影响至关重要。同时, 性,整体建模严格按照施图纸建立,其模型尺寸
在新奥法施工的隧道中进行现场量测也不能反映隧为:隧道横向耿火倍洞径,竖直向上取
道开挖前围岩的沉降及位移值,采用三维数值模拟至地表最小值,最大值, 直向下取
却能解决二维数值模拟和现场量测所不能反映的围倍洞径,纵向取。模型结构、受力状况、
岩真实位移过程。因此,在力学效