【摘要】：我國連拱隧道支護結構設計過程中,無現(xiàn)成的計算理論和相應的規(guī)范、規(guī)程,主要采用半經驗半理論的方法進行荷載的計算和結構設計。本文以燈草塘大跨度雙連拱隧道為依托,針對該類型隧道在不良地質情況下,是否采用錨桿支護分別進行了三維隧道數(shù)值模擬計算,研究了隧道在是否采用錨桿支護的情況下,其圍巖位移、圍巖應力、塑性區(qū)的分布和剪切應變率的區(qū)別,分析了大跨度雙連拱隧道的中隔墻應力分布情況。結合工程實例,闡述了錨桿在大跨度雙連拱隧道的穩(wěn)定性中起到明顯的作用,為類似工程的建設提供參考。
【圖文】：

徑向錨桿及鋼筋網焊為一體;二次襯砌采用C30鋼筋混凝土結構。3大跨度雙連拱隧道模型的建立3．1襯砌結構支護參數(shù)選取依托工程燈草塘隧道K4+400～K4+410段進行數(shù)值模擬計算。該段實際施工中為Ⅵ級復雜地質條件下大跨度雙連拱隧道結構，其支護結構參數(shù)為:初期支護采用鐖45mm超前支護，長度為4．0m，間距40cm;鐖25中空錨桿，長度為4．0m，間距50cm×120cm;鐖8雙層鋼筋網，間距20cm×20cm;I22b型鋼拱架，間距50cm;C20噴混凝土，厚度30cm。二次襯砌采用C30鋼筋混凝土，厚度65cm。大跨度雙連拱隧道斷面結構襯砌示意圖如圖1。圖1Ⅵ級圍巖大跨度雙連拱隧道襯砌結構示意圖Fig．1Structurediagramofliningforlargespandouble-archtunnelinⅥgraderock3．2隧道的邊界條件采用FLAC3D軟件建立大跨度雙連拱隧道的三維地形計算模型，縱向計算長度選為10m。計算邊界為模型左、右距離隧道外邊緣為50m，下部距離隧道外邊緣為40m，，上部的邊界取至地表，隧道實際埋深在110m左右，三維模型的材料基本參數(shù)選取K4+400斷面，隧道上層所有巖土體采用重力分布，整個模型采用位移邊界條件控制，左、右施加水平方向的約束，也即X方向位移為零，下部施加固定支座約束，也即X、Y、Z方向位移為零，上部采用自由邊界，垂直隧道縱向的兩個Y面施加Y方向約束。計算模型建好后總共有19648個單元，其網格的劃分和錨桿的設置如圖2所示。890地下空間與工程學報第10卷

3．3隧道模型的計算參數(shù)根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》［12］以及燈草堂隧道現(xiàn)場圍巖情況和支護結構的設計參數(shù)，模型計算的圍巖以及支護材料的物理參數(shù)見表1所示。4支護參數(shù)對隧道圍巖及支護結構影響分析結合隧道實際情況，主要對有、無錨桿支護情況下支護結構成型后的大跨度雙連拱隧道穩(wěn)定性進行數(shù)值計算，重點對隧道結構成型后的圍巖的位移場及應力場的分布和襯砌結構的受力情況進行對比分析，對支護結構的安全性及圍巖-支護體系的整體穩(wěn)定性作出評價，并對錨桿支護的圍巖加固效果進行詳細研究。圖2隧道計算模型示意圖Fig．2Schematicmodelofthetunnel表1圍巖物理力學參數(shù)表Table1Physicalandmechanicalparametersofsurroundingrock圍巖重度ρ(kN/m3)彈性模量E(kPa)泊松比μ粘聚力c(MPa)內摩擦角φ(°)直徑(厚度)(mm)Sbond(N/m)Kbond(MPa)Ⅵ級圍巖251．2×1060．40．10520．128．3×102錨桿772．1×108252．6×1055．7×103鋼拱架噴射混凝土242．4×1070．25220二次襯砌252．9×1070．254504．1對圍巖位移的影響如圖3所示，在有、無錨桿支護的情況下，大跨度雙連拱隧道圍巖產生的位移在水平方向都是指向洞內，并且為對稱的應力分布，水平方向位移比較大的地方主要集中在雙連拱隧道的拱腰處和邊墻處，總體上水平收斂值并不大。通過對比有、無錨桿支護的大跨度雙連拱隧道水平位移計算結果表明，錨桿布設對大跨度連拱隧道水平位移的控制效果并不顯著。如圖4所示，對比有、無錨桿結構支護下大跨度連拱隧道豎直方向產生的位移表明，在這兩種支護參數(shù)情況下，豎直方向所產生的最大沉降位移基本都集中在隧道拱頂處，且無錨桿支護條件下拱頂沉降最大值約為3?
【作者單位】： 中鐵十一局集團第五工程有限公司;重慶大學土木工程學院;
【分類號】：U451

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本文編號：2548352