考虑流变效应的高地应力软岩隧道断面形态优化研究

›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (S2): 265-271.

考虑流变效应的高地应力软岩隧道断面形态优化研究

田洪铭¹，陈卫忠^{1, 2}，郑朋强¹，于建新¹

1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071； 2. 山东大学岩土与结构工程研究中心，济南 250061

收稿日期:2011-04-08 出版日期:2013-11-11 发布日期:2013-11-19
作者简介:田洪铭，男，1985年生，博士研究生，主要从事软岩隧道合理支护方面的研究。
基金资助:
国家杰出青年基金资助（No.51225902）；国家重点基础研究发展计划资助（973）（No.2013CB036006）；国家青年科学基金资助（No.51108448）。

Study of section optimization for high geostress soft rock tunnel considering rheological effect

TIAN Hong-ming¹，CHEN Wei-zhong^1,2，ZHENG Peng-qiang¹，YU Jian-xin¹

1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechancis, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China；2. Geotechnical & Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, China

Received:2011-04-08 Online:2013-11-11 Published:2013-11-19

摘要/Abstract

摘要： 高地应力软岩隧道围岩流变效应明显，形变压力导致的仰拱和边墙连接处的应力集中是导致隧道底鼓破坏的重要原因，合理的隧道断面形态有利于减小应力集中，保证隧道长期安全运营。在考虑软岩流变效应的情况下，以有限元软件ABAQUS为平台，通过Python编程实现隧道断面参数化设计和有限元计算，基于结合罚函数的Nelder-Mead函数建立隧道断面优化算法，并以隧道开挖面积，隧道最大仰拱隆起，围岩蠕变损伤区面积，衬砌最大轴力和衬砌最大弯矩为优化目标，对宜-巴（宜昌至巴东）高速峡口隧道断面形态进行优化，为高地应力软岩隧道断面设计提供科学指导。

关键词: 软岩, 蠕变, 断面优化, 隧道

Abstract: When tunneling in high geostress region, the surrounding rock often produces obvious rheological deformation. The deformation would lead to stress concentration at the connection between side wall and inverted arch, which might result in floor heaving during tunnel operation period. So, a reasonable section shape of tunnel which could reduce stress concentration is very important for the long-term stability of tunnel. Considering rheological effect of surrounding rock, the parameterization design of tunnel section is programed into ABAQUS by Python. And a tunnel section optimization algorithm is established based on combination penalty function and Nelder-Mead function. An optimized objective function is established for Xiakou tunnel considering excavation area, floor heaving, creep damage area, axial force and bending moment of supporting system. The optimization results will provide scientific guidance for high geostress soft rock tunnel.

Key words: soft rock；creep, section optimization, tunnel

中图分类号:

TU452

田洪铭，陈卫忠，郑朋强，于建新,. 考虑流变效应的高地应力软岩隧道断面形态优化研究[J]. , 2013, 34(S2): 265-271.

TIAN Hong-ming ，CHEN Wei-zhong ，ZHENG Peng-qiang，YU Jian-xin. Study of section optimization for high geostress soft rock tunnel considering rheological effect[J]. , 2013, 34(S2): 265-271.

参考文献

相关文章 15

[1]	魏纲, 张鑫海, 林心蓓, 华鑫欣, . 基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 635-644.
[2]	侯公羽, 谢冰冰, 韩育琛, 胡涛, 李子祥, 杨兴昆, 周天赐, 肖海林, . 分布埋入式光纤与隧道衬砌耦合性能试验及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 714-726.
[3]	陈卫忠, 李翻翻, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 热−水−力耦合条件下黏土岩蠕变特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 379-388.
[4]	周翠英, 孔令华, 崔光俊, 于磊, 刘镇, . 基于天然红层材料的软岩成型模拟研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 419-427.
[5]	杨振兴, 陈健, 孙振川, 游永锋, 周建军, 吕乾乾, . 泥水平衡盾构用海水泥浆的改性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 501-508.
[6]	张峰瑞, 姜谙男, 杨秀荣, 申发义. 冻融循环下花岗岩剪切蠕变试验与模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 509-519.
[7]	王立业, 周凤玺, 秦虎, . 饱和盐渍土分数阶蠕变模型及试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 543-551.
[8]	于丽, 吕城, 段儒禹, 王明年, . 考虑孔隙水压力及非线性Mohr-Coulomb破坏准则下浅埋土质隧道三维塌落机制的上限分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 194-204.
[9]	章定文, 刘志祥, 沈国根, 鄂俊宇, . 超大直径浅埋盾构隧道土压力实测分析及其计算方法适用性评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 91-98.
[10]	李志成, 冯先导, 沈立龙, . 沉管隧道含垄沟卵石垫层变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 189-194.
[11]	张治国, 李胜楠, 张成平, 王志伟, . 考虑地下水位升降影响的盾构施工诱发地层变形和衬砌响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 281-296.
[12]	陈舞, 张国华, 王浩, 钟国强, 王成汤, . 基于T-S模糊故障树的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 319-328.
[13]	丁智, 张霄, 金杰克, 王立忠, . 基坑全过程开挖及邻近地铁隧道变形实测分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 415-423.
[14]	周翠英, 梁宁, 刘镇, . 红层软岩压缩破坏的分形特征与级联失效过程[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 21-31.
[15]	雷江, 陈卫忠, 李翻翻, 于洪丹, 马永尚, 谢华东, 王富刚, . 引红济石引水隧洞围岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3435-3446.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed