›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (4): 1147-1155.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

基于支护参数优化的强震区软岩隧道变形控制技术研究

周 艺,何 川,汪 波,邹育麟   

  1. 西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室,成都 610031
  • 收稿日期:2012-01-17 出版日期:2013-04-10 发布日期:2013-04-16
  • 作者简介:周艺,男,1985年生,博士研究生,主要从事隧道与地下工程研究。
  • 基金资助:

    国家科技支撑计划课题资助(No. 2012BAG05B03);国家杰出青年科学基金资助(No. 50925830);国家973项目计划课题资助 (No. 2010CB732105);中央高校基本科研业务费专项资金资助(No. SWJTU11ZT33,No.SWJTU12CX066);四川省交通科技项目资助(No. 2008.1-1-1)。

Research on deformation control technology for tunnels in soft rocks and meizoseismic area based on supporting parameters optimization

ZHOU Yi, HE Chuan, WANG Bo, ZOU Yu-lin   

  1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
  • Received:2012-01-17 Online:2013-04-10 Published:2013-04-16

摘要: 为探明强震区千枚岩地层中长大山岭隧道支护参数变化与衬砌结构变形的相互作用关系,基于新奥法施工理念,结合强震区在建杜家山绢云千枚岩隧道现场试验段的实际施工过程,根据采取的三台阶施工方法,以试验段设置的5种支护方案为依托,对各种情形下隧道变形及主体结构内力进行现场动态跟踪测试,探讨隧道施工过程中随各部开挖不同支护方案下拱顶沉降、周边收敛、地表沉降及结构内力的变化关系,分析初步认定支护强度及刚度大的F5方案更适用于震区千枚岩隧道施工。对5种方案的施工过程进行三维有限元弹塑性模拟,通过对开挖后隧道变形、支护受力与现场监测值的对比分析,对施工过程中隧道结构的安全性和围岩稳定性做出评价。现场试验和数值模拟结果综合分析表明,仅有两种(F4、F5)方案适用于隧道开挖,而F5方案的隧道变形及结构受力较其余4种方案更为合理,该方案的成功运用也验证了这一方案的合理、有效性。在该基础上总结提出的软岩隧道支护参数技术要领及方法可供类似工程参考。

关键词: 千枚岩隧道, 隧道变形, 支护优化, 现场试验, 数值模拟

Abstract: In order to find out the relationship between liner structure deformation and the support parameters of long tunnel with large cross-section built in phillite stratum of meizo seismic area, the paper takes a dynamic deformation and inner forces field test of 5 different support types on the basis of new concept, combining with the actual three-stepped method adopted in Dujiashan tunnel of experimental section under construction, the variation of tunnel crown settlement, peripheral convergence displacement, ground surface settlement and structure inner forces under different excavation and support schemes are discussed. After analysis, some preliminary conclusions are drawn as follows. The strong strength and rigidity of scheme F5 is more suitable for thousand pieces rock tunnel construction. Then 3D elasticplastic finite element simulation of the construction process under 5 kinds of construction schemes is carried out; and the tunnel structure safety and surroundings rock stability during construction are evaluated by the comparative analyses of simulated tunnel deformation and support inner forces and those of field tested after excavation. The comprehensive analyses of field test and numerical simulation results show that there are only 2 (F4 and F5) support schemes are suitable for the tunnel excavations; and the tunnel deformation and structure inner forces are more reasonable of F5 scheme comparing to any other schemes. F5’s reasonableness and effectiveness are also certified by the successful application in practice. The above-mentioned support parameter determination technology and methods of tunnels built in soft rock can provide reference for similar projects.

Key words: phyllite tunnel, tunnel deformation, support optimization, field test, numerical simulation

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[1] 李翻翻, 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 132-140.
[2] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[3] 郭院成, 李明宇, 张艳伟, . 预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 253-258.
[4] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[5] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[6] 金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[7] 韩征, 粟滨, 李艳鸽, 王伟, 王卫东, 黄健陵, 陈光齐, . 基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 477-485.
[8] 吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
[9] 陆晨凯, 孔纲强, 孙广超, 陈斌, 殷高翔, . 桩−筏基础中能量桩热−力耦合特性现场试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3569-3575.
[10] 吴凤元, 樊赟赟, 陈剑平, 李军, . 基于不同侵蚀模型的高速崩滑碎屑 流动力过程模拟分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3236-3246.
[11] 孙峰, 薛世峰, 逄铭玉, 唐梅荣, 张翔, 李川, . 基于连续损伤的水平井射孔-近井筒三维破裂模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3255-3261.
[12] 冯君, 王洋, 吴红刚, 赖冰, 谢先当, . 玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2563-2573.
[13] 穆锐, 浦少云, 黄质宏, 李永辉, 郑培鑫, 刘 旸, 刘 泽, 郑红超, . 土岩组合岩体中抗拔桩极限承载力的确定[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2825-2837.
[14] 吴爽爽, 胡新丽, 龚辉, 周昌, 徐楚, 王强, 应春业, . 3种模式下钻孔灌注桩桩-土剪切特性 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2838-2846.
[15] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
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[1] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[2] 任 松,姜德义,杨春和,藤宏伟. 共和隧道开裂段页岩蠕变本构试验及离散元数值模拟研究[J]. , 2010, 31(2): 416 -421 .
[3] 梁桂兰,徐卫亚,谈小龙. 基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用[J]. , 2010, 31(2): 535 -540 .
[4] 马文涛. 基于灰色最小二乘支持向量机的边坡位移预测[J]. , 2010, 31(5): 1670 -1674 .
[5] 高志华,赖远明,熊二刚,李 波. 循环荷载作用下高温-高含冰量冻土特性试验研究[J]. , 2010, 31(6): 1744 -1751 .
[6] 于琳琳,徐学燕,邱明国,闫自利,李鹏飞. 冻融作用对饱和粉质黏土抗剪性能的影响[J]. , 2010, 31(8): 2448 -2452 .
[7] 沈银斌,朱大勇,汪鹏程,姚华彦. 基于数值应力场的边坡临界滑动场[J]. , 2010, 31(S1): 419 -423 .
[8] 王 伟,刘必灯,周正华,王玉石,赵纪生. 刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法[J]. , 2010, 31(12): 3928 -3933 .
[9] 王海波,徐 明,宋二祥. 基于硬化土模型的小应变本构模型研究[J]. , 2011, 32(1): 39 -43 .
[10] 曹光栩,宋二祥,徐 明. 山区机场高填方地基工后沉降变形简化算法[J]. , 2011, 32(S1): 1 -5 .