连拱隧道施工过程的三维空间效应模拟与分析.pdf

连拱隧道施工过程的三维空间效应模拟与分析李新星,朱合华,丁文其,,洞周围岩的变形并不是在瞬间就完成的,即使施作支护以后,围岩与支护问的变形压力及其变形是随时问的推移而不断发展并逐步趋于稳定,这已被大量的工程实践所证实。从围岩变形的产生到支护结构起作用,都有一个时间历程,主要表现为开挖面向前推进围岩应力逐步释放的时问效应,实际上为开挖面支撑的空间效应【俊目前,在工程实践中应用较多的是将开挖的三维问题简化成二维问题来处理,采用平面分析来近似开挖面支撑的空问效应,主要解决方法有广义虚拟支撑力法【亢偷刃С跤αΨā一】等。但是,这些处理方法都足近似地考虑开挖而支撑的空间效应,带有很强的经验性和种种适用限制条件等缺点。而采用三维有限元模拟才能更好的反映隧洞开挖过程中围岩变形和支护结构的空间效应问题。对连拱隧道而言,开挖过程中围岩与支护结构的受力状态和拱顶围岩的稳定性在很大程度上受相邻隧道施工影响。隧道施工中,一般施作二衬都是在浇筑初衬一段时问后进行的,也就是开挖进行一段距离后再开始施作二衬。开挖进行到何处再作二衬目前还没有定论,一般与围岩类别有很大关系。因此在施工中如何有效地预测和控制隧洞拱顶沉降以及相邻隧道开挖对拱顶沉降有何影响,就成为了重要的研究课题。本文基于弹塑性有限元法,结合麻地河帕八淼拦こ探辛苏夥矫娴姆治龊吞讨。第卷增刊年月岩土力学摘要捎萌邢拊7椒ǘD饬肆八淼赖氖┕す蹋⒎治龊吞教至怂淼涝诳M诠讨形а冶湫蔚氖笨招вσ约左右洞施工的相互影响。分析结果表明,对单涧施工,开挖面对围岩变形的影响范围为其前后方占为隧洞净宽豢虑右洞开挖,对左洞围岩位移的影响范围分别为开挖面前方纯M涂M诿婧蠓已开挖W詈蠓治隽斯岸プ大沉降量随开挖面推进的变化和产生的位置以及右洞开挖的影响。关键词。三维有限元;连拱隧道;施工过程;时空效应中图分类号,文献标识码。文章一号么笱У叵陆ㄖ牍こ滔瞪虾獂琙—珼—琓簍;:猼收稿口期:—基金项目,上海市重点学科彝凉こ资助作者简介:李新星,女。年生,,:,甀..,...
旧肱笠雠,凇兀阋弧△啤苳△磊弧△乞∑∑髅珁弧△啤苳△%初始总刚度矩阵;兀琹为施工工程中岩土体和支挖、填筑及结构单元的新增或减少;牵瑌为第工阶段开挖边界上的等效释放力;恰为第【邮扒蓃△㈤’侈,分别为位移、应变和应力向量;为初始地应力;丛吼H我馐┕そ锥蔚┕つD獾幕驹こ谈趴的D式中:J┕そ锥问籰为开挖前岩土体等的工阶段新增的等效节点力;5趂施工阶段产隧道开挖施工过程主要包括岩土体分步开挖及支护结构的分层设置等。描述不同施工阶段的力学性态的有限元方程可写为’护结构刚度的增量和减量,用以体现土体单元的开生的节点位移增量。当土体处于非线性弹性和弹塑性受力状态时,拟采用常刚度增量迭代法计算,对每个施工阶段计算方程可表示为,簁,Ⅳ式中Ⅳ为非线性迭代步数。对位移、应变和应力的计算,增量迭代公式为应力增量。最后得到的位移、应变和应力即为数值模拟分析的结果。麻地河潘淼牢挥贙一问,全长萜挛%。,,此段属自然森林保护区,森林茂密。隧道内地层为白垩系沉积岩,岩性主要为紫红色的泥岩、砂质泥