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某隧道进口段开挖的力学响应分析

某隧道进口段开挖的力学响应分析

齐得旭,傅荣华

【摘 要】摘 要:在隧道开挖施工过程中,岩土体的结构发生了变化,应力也会发生相应的调整,将引起隧道周围岩土体产生变形或者发生破坏.以双向双洞公路单拱长隧道为例,利用COMSOL有限元软件,对隧道进口段一处剖面建立二维的有限元模型,研究在上覆层为软岩的情况下,截面尺寸为半圆拱型隧道进口段开挖期间的岩体力学响应情况.在隧道开挖过程中,临近开挖区的应力和变形范围是进行隧道加固预测的重要参数,为隧道进口段开挖和支护给出了一定的依据以指导工程施工.

【期刊名称】成都大学学报(自然科学版)

【年(卷),期】2015(034)001

【总页数】3

【关键词】关键词:隧道开挖;围岩;力学响应;数值模拟;COMSOL

0 引言

在隧道开挖施工过程中,原本的岩土体结构发生了变化,岩土体的应力也会发生相应的调整,此将引起隧道周围岩土体产生变形或者发生破坏.为了防止变形过大或者发生破坏,需要在恰当的时机对围岩进行支护.虽然隧道的施工方法有很多,但几乎都是混凝土结构或者钢筋混凝土结构,这些结构物与围岩共同作用来实现隧道的稳定.目前,在进行隧道等地下结构的设计时,一般需要结合工程实施阶段的施工与检测同时进行,其目的就是实时了解其应力和应变状况.因此,围岩的应力变化在隧道施工的各个阶段都至关重要.对此,本研究以某一隧道工程为实例,采用基于有限单元法的软件来研究隧道岩土体开挖后的力学响应情况.

1 工程概况

作为研究对象的隧道为双向双洞公路单拱长隧道,其轴线方位124°转91°,隧道截面尺寸为半圆拱型,洞跨15.00 m,洞高7.00 m.左线隧道长度为2 920 m,路面设计纵坡坡度1.25%

~1.384%,设计隧道路面高程洞进口处388.08 m,出口处373.93 m,最大埋深约340 m;右线隧道长约2 960 m,路面设计纵坡坡度1.324% ~1.415%.设计隧道路面高程洞进口处379.59 m,出口处368.70 m,最大埋深354.00 m.

2 进口段工程地质条件

2.1 进口段地形条件

左线隧道进洞口地面高程为388.08 m,设计路面标高379.70 m,洞口中心开挖深度8.38 m,自然斜坡坡度约7°~27°,局部约25°,自然斜坡较平缓;右线隧道进洞口地面高程为381.17 m,设计路

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