基于新意法原理的隧道全断面预加固效果研究

发布时间：2019-11-17 22:20

【摘要】：基于新意法基本理论,以湄渝高速岐山隧道为依托,采用有限差分程序模拟玻璃纤维锚杆超前预加固隧道核心土下的全断面开挖,通过对比预加固开挖与传统工法下挤出变形、收敛变形及超前核心土应力分布情况对预加固效果进行了验证。结果显示,预加固措施可以在一定范围内减小挤出变形,但对掌子面前方扰动范围的影响甚微;两工况掌子面挤出位移均在中心位置达到最大,预加固在掌子面中心处对挤出位移的减小效果最为明显;两工况下掌子面前方预收敛的分布特征与挤出位移基本一致,但掌子面通过后预加固对后方收敛的发展不再起控制作用;两工况下掌子面前方拱效应形成位置基本一致,而预加固措施能够有效加强前方拱效应。
【图文】：

计Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩占隧道全长将超过３０％。拟研究段位于隧道左线Ｆ２１５构造破碎带及构造影响带附近，埋深约５００ｍ。３模型建立与工况设置３．１模型建立为消除边界效应，同时考虑计算效率，建立的模型长度取１５２ｍ，高度取１００ｍ，纵向长度取１００ｍ，为获得更加合理的结果，对模型掌子面处的网格进行了细化，最终建立的模型共包括１８６００个单元，１９５３３４个节点，初支与二衬采用实体单元模拟并按照刚度相等的原则将钢拱架强度折算到初期支护中，最终模型如图２所示。图２模型网格３．２材料参数与边界条件数值模型采用摩尔—库仑模型（Ｍｏｈｒ—Ｃｏｕｌｏｍｂ）模拟围岩材料，采用弹性模型（Ｅｌａｓｔｉｃ）模拟支护结构，采用空模型（Ｎｕｌｌ）单元模拟开挖部分。围岩材料参数按照岐山隧道里程ＺＫ７９＋７５～ＺＫ７９＋１０５段Ｆ２１５断层破碎带勘察值进行转换，支护结构材料参数按照混凝土材料及相关规范选取，各材料计算参数详见表１。表１材料参数材料重度γｋＮ／ｍ３体积模量Ｇ／ＧＰａ剪切模量Ｋ／ＧＰａ黏聚力Ｃ／ＭＰａ内摩擦角φ／（°）围岩２３．０７．９３３．０４０．７８２２初支２５．０２２．４．１１．２——二衬２５．０２４１２．０——由于依托工程隧道埋深达５００ｍ，必须考虑构造应力的影响，因此在施工模拟前，采用快速应力边界法［１０］，参照相关地应力资料，将初始地应力加载到模型四周。超前锚杆计算参数按参考文献［１１］进行选取，取锚杆弹性模量为４５ＧＰａ，抗拉强度为１２０ｋＮ，水泥浆黏结力为

施工模拟前，采用快速应力边界法［１０］，参照相关地应力资料，将初始地应力加载到模型四周。超前锚杆计算参数按参考文献［１１］进行选取，取锚杆弹性模量为４５ＧＰａ，抗拉强度为１２０ｋＮ，水泥浆黏结力为２．０×１０５Ｎ／ｍ，水泥浆刚度为１．７５×１０７Ｎ／ｍ２。３．３超前锚杆布置方案数值计算预加固工况中掌子面共布置６０根超前锚杆，每根长２５ｍ，采用梅花形布置，相邻锚杆间距为１．５ｍ，平均密度２．５ｍ２／根，，掌子面锚杆布置方案如图３所示；模型中设置的Ｃａｂｌｅ单元如图４所示。图３掌子面锚杆布置３．４计算工况设置本次数值模拟共设置两个工况。工况一为传统的全断面开挖；工况二为玻璃纤维锚杆超前加固下的全断面开挖。两工况均先循环开挖至２０ｍ处消除边界效应。工况一按照锚杆布置方案在掌子面前方设置锚杆（Ｃａｂｌｅ）单元后全断面开挖；工况二则按—２９７—

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本文编号：2562515