基于过程荷载的超大跨扁平地下洞室围岩压力计算研究

发布时间：2021-03-02 08:04

　　60 m级跨度的扁平地下洞室围岩压力计算,超出了已有计算方法的适用范围。文章对比分析了采用已有的公式计算超大跨扁平地下洞室围岩压力荷载值及其影响因素,最终以普氏公式为基础,结合过程荷载的理念及施工方法,把超大跨的横断面离散成若干小跨洞室,最后得出考虑施工过程的超大跨扁平地下洞室围岩压力荷载值。用有限差分软件进行三维数值模拟,得到了拱顶沉降随开挖面推进的关系、地表沉降范围及其最大值随开挖面推进的变化关系。以0.000 25的竖向应变作为临界应变得出洞室顶部围岩的松动范围,即求得松动围岩压力荷载值。对比分析三种方法（一次开挖,过程荷载,数值计算）的计算结果可知,直接将已有的经验公式应用于文章的研究对象得出的围岩压力值大于过程荷载值和数值计算结果,而数值计算结果和过程荷载值相近。因此,把过程荷载用于超大跨扁平地下洞室围岩压力计算具有一定的实际工程意义。 

【文章来源】：现代隧道技术. 2020,57(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

各经验公式计算结果对比

计算简图

经过简单试算发现，在洞室顶部以上30 m范围内布置竖向位移测点可以描述洞室顶部的松动范围。为了计算的效率，只在洞顶以上30 m范围内布置位移测点，竖向间距取2 m，测点横向间距的布置考虑各导洞顶部有三个测点，沿洞室轴线方向在洞室拱顶布设5 m间隔沉降测点。地表5倍横向跨度范围和纵向从洞口向开挖方向延伸至100 m的范围布设地表沉降测点，具体测点布设如图5所示。拱顶位移和地表沉降的计算结果如图6、图7所示。从图6中可知，拱顶最大沉降34.3 mm，位于洞口处，拱顶沉降随开挖面的推进而增加，当距离开挖面约70 m后，拱顶沉降收敛于最大值，不再随洞室的掘进而大幅增加，开挖面处的拱顶沉降为8 mm，且开挖面前方一定范围内也由于开挖的扰动而引起拱顶沉降。从图7可知，横向沉降范围约为5B，最大沉降值约为12 mm，距离开挖面越近，沉降范围及最大值越小，距离开挖面约70 m地表沉降也收敛于最大值，和洞室拱顶沉降特点一致。拱顶沉降和地表沉降的监测发现，各开挖面最终会收敛于最大值，即趋于稳定状态。

【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨度扁平地下洞室开挖方案研究[J]. 徐干成,袁伟泽,徐景茂,颉旭虎,李成学.  地下空间与工程学报. 2018(S2)
[2]预应力锚索对大跨度扁平地下洞库开挖稳定的影响研究[J]. 袁伟泽,徐干成,徐景茂,邢义川,魏迎奇.  河北工程大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]基于压力拱理论的围岩压力计算研究[J]. 宋玉香,张亚辉,刘勇.  防灾减灾学报. 2017(03)
[4]无衬砌隧道压力拱的变化规律[J]. 徐泽沛,李夕兵.  地下空间与工程学报. 2017(01)
[5]特大跨度扁平洞室开挖施工离散元数值模拟[J]. 段建立,孙炎光,尤峻,王源,李二兵.  地下空间与工程学报. 2013(S2)
[6]浅埋土体隧洞松散压力计算方法的探讨——隧道稳定性分析讲座之四[J]. 向钰周,郑颖人,王成,王永甫,邱成渝.  地下空间与工程学报. 2012(03)
[7]松散岩体竖向压力计算方法剖析及隧洞深浅埋划分方法研究[J]. 曲星,李宁.  岩石力学与工程学报. 2011(S1)
[8]扁平大跨度公路隧道松动荷载计算方法探讨[J]. 曲海锋,朱合华,蔡永昌.  岩土力学. 2008(04)
[9]超大跨隧洞工程施工经验介绍[J]. 唐宇田.  现代隧道技术. 2006(01)
[10]大跨度隧道围岩竖直压力计算值的对比分析[J]. 姜德义,刘春,李光扬,谢圣纲.  中国矿业. 2005(11)

博士论文
[1]软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D]. 汪成兵.同济大学 2007
[2]扁平特大断面公路隧道荷载模式及应用研究[D]. 曲海锋.同济大学 2007

硕士论文
[1]大跨度隧道围岩压力拱效应研究[D]. 王文谦.北京交通大学 2018
[2]超大规模地下结构围岩压力计算理论研究[D]. 刘仰鹏.北京交通大学 2012
[3]四车道公路隧道的施工力学研究[D]. 孙翔.重庆大学 2004
[4]重庆轻轨特大跨超浅埋扁平车站隧道关键施工技术研究[D]. 朱泽兵.西南交通大学 2002



本文编号：3058926