施工隧道开挖对地表沉降影响的数值分析研究

发布时间：2018-12-18 15:25

【摘要】：近年来,我国的地下工程发展迅速,其中隧道工程发展尤为快速,伴随着公路桥梁等基础建设的大力发展,公路隧道的修建也在继续增多。但是在隧道工程快速发展的同时,地下结构的安全性和可靠性要引起人们重视。本文依托东至县龙头岭隧道工程,采用三维有限差分软件FLAC3D对隧道进行数值模拟计算并结合理论进行分析,重点研究了不同的隧道施工方法在施工中对地表沉降的影响。得到的结论主要有以下几个方面：(1)在数值计算中,本文分别模拟了CRD法,CD法,台阶法和全断面法分别在Ⅲ级、Ⅳ级和V级围岩条件下进行的隧道开挖过程,分析结果表明在Ⅲ级、Ⅳ级和V级围岩条件下分别选择全断面法、CD法或台阶法和CRD法进行隧道开挖较为符合实际情况。数值计算表明,控制隧道周边围岩的位移值和变形能够很好的降低地表沉降,同时也符合Peck沉降理论。(2)在相同的围岩和开挖支护条件下,隧道的截面形状对地表沉降影响不大。钢拱架的受力和力矩大小与隧道的开挖方法有关。同时本文提出的地表最大沉降量的预测方法所预测的结果与数值模拟计算结果误差最大为15%,基本保持在10%左右。因此可以认为该预测方法能够较好的进行地表最大沉降量的预测。(3)在双隧道开挖过程中,拱顶位移变化最大。对拱顶位移监测图的分析可以看出,后行隧道对先行隧道的拱顶位移值有较为明显的影响,等到后行隧道开挖完成后,左右隧道拱顶竖向位移值基本稳定在23mmm左右。而在隧道拱顶横向位移监测图中,有明显的拐点变化,最终横向位移值变化≤1mm。(4)在双隧道开挖过程中,对地表位移进行监测,可以发现,在Ⅲ级围岩中进行隧道开挖,四种开挖方法引起的地表沉降差别不大,地表沉降曲线基本重合；同时随着间距的增大,地表沉降最大值随之减小,并且由U型曲线转向W曲线,同时后行隧道中心地表沉降略小于先行隧道。(5)对隧道围岩及衬砌单元进行应力分析,双隧道模型中,拱顶和拱腰处容易出现应力集中,其中左隧道尤为明显,因此在隧道设计和施工中要重点对衬砌单元的拱脚和拱腰处进行应力监测。在双线隧道开挖过程中,围岩的位移和受力随着隧道之间间距的变化而变化,间距越小,位移和应力越大,反之越小。本文的研究结果表明：地表沉降曲线较好的符合Peck沉降理论曲线,比较了各种开挖方法所带来的地表沉降值,给出了在不同的地质条件下更加符合实际的开挖方法,为实际施工提供一定理论依据。
[Abstract]:In recent years, the underground engineering in our country has developed rapidly, especially the tunnel project. With the development of highway and bridge infrastructure, the construction of highway tunnel is also increasing. However, with the rapid development of tunnel engineering, people should pay attention to the safety and reliability of underground structure. Based on Dongzhi County Longtouling Tunnel Project, this paper uses 3D finite difference software FLAC3D to carry out numerical simulation and analysis of the tunnel, focusing on the influence of different tunnel construction methods on the surface settlement in construction. The main conclusions are as follows: (1) in the numerical calculation, the excavation process of the tunnel is simulated by CRD method, CD method, step method and full-section method under the conditions of grade 鈪，

本文编号：2386048