有限元強度折減法廣泛應用于邊坡等工程的穩(wěn)定分析中,而在隧道工程穩(wěn)定分析中的應用相對較少。文章將有限元強度折減法用于隧道施工穩(wěn)定分析與控制中,提出基于圍巖安全系數(shù)進行施工階段圍巖穩(wěn)定性全過程的動態(tài)評價,并通過隧道洞周圍巖變形規(guī)律的研究,建立施工階段隧道監(jiān)控量測的動態(tài)控制指標。通過算例分析可以看出,基于圍巖安全系數(shù)可以定量、直觀地掌握整個施工階段圍巖穩(wěn)定性的動態(tài)演化規(guī)律;在滿足初期支護施作后圍巖穩(wěn)定性要求的前提下,可以針對各個施工階段建立相應的變形控制指標,從而克服以圍巖容許位移作為隧道穩(wěn)定性判斷依據(jù)的局限性。通過有限元強度折減法在隧道施工穩(wěn)定分析與控制中的應用,將為解決隧道施工安全問題提供新的途徑。 

【文章來源】：現(xiàn)代隧道技術. 2020,57(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同折減系數(shù)條件下拱頂中部沉降曲線

當拱頂中部沉降隨折減系數(shù)的關系曲線的突變不明顯時，可以結合曲墻上其它點的變形隨折減系數(shù)的變化曲線的突變進行穩(wěn)定安全系數(shù)的綜合判定。如：第五塊開挖且初期支護施作完成后，不同折減系數(shù)條件下的拱頂中部沉降、左側曲墻上部水平變形和右側曲墻上部水平變形如圖4(a）、圖4(b）和圖4(c）所示。綜合各條曲線的變化趨勢可以判定此時隧洞圍巖的穩(wěn)定安全系數(shù)等于1.24。根據(jù)上述方法可以得到施工階段圍巖穩(wěn)定性的動態(tài)演化規(guī)律，如表2所示。從表2中的計算結果可以看出，圍巖穩(wěn)定安全系數(shù)隨隧道開挖范圍的增大逐漸減小。但是第五塊與第六塊開挖且初期支護施作后的圍巖穩(wěn)定安全系數(shù)卻未發(fā)生變化，分析其原因主要是在二維平面應變分析模型中無法反映預留核心土（第六塊）對隧道圍巖穩(wěn)定性的提高作用，后續(xù)將通過基于有限元強度折減法的三維數(shù)值計算進一步完善該部分的內容。同時，洞中圍巖塑性區(qū)的變化也說明了這一點，塑性區(qū)從最初位于開挖部分的拱腳，逐漸變化至隧道拱頂，如圖5～圖8所示。

其中，豎向沉降最大點位于拱頂中部，沉降最大值為37.70 cm；豎向隆起最大點位于底部仰拱中部，隆起最大值為11.44 cm。左側曲墻上部變形5.44cm，右側曲墻上部變形3.63 cm，收斂變形值為1.81cm；左側曲墻中部變形14.33 cm，右側曲墻中部變形13.47 cm，收斂變形值為0.86 cm。通過分析各個施工步對應時間段洞周各點變形隨時間的變化曲線，可以得到整個施工階段變形控制的動態(tài)標準。以數(shù)值計算的第六步，即第三塊開挖且初期支護施作完成，時間步長為0.5 d這一步的計算結果為例，拱頂中部的沉降變化曲線如圖10(a）所示。

【參考文獻】：
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本文編號：3584268