基于大管棚支护的大断面黄土隧道穿越冲沟地貌控制效果分析

发布时间：2022-02-15 11:28

　　黄土隧道浅埋段遇冲沟等不良地貌,开挖时对隧道的稳定性不利,为探究管棚预支护和反压回填对黄土隧道的作用,以陕西省境内某黄土隧道为工程依托,对其进行有限元分析。分析结果表明:随掌子面的开挖,隧道地表山坡沉降加大,至开挖完毕,最大沉降稳定在54.4mm左右,隧道开挖仅对距隧道中轴线两侧35m范围内的地表产生影响,并在距隧道中轴线为15m范围内时地表位移急剧增加;掌子面开挖里程在10～30m范围内,塑性区只向上延伸至坡脚,说明管棚可以抑制围岩塑性区的向上发展;回填土两侧塑性区呈对称分布,说明回填土可以消除冲沟造成的偏压,但回填土会受到隧道开挖的影响;现场测试数据与计算结果有相似的分布规律,但由于支护结构对提高围岩稳定的滞后性导致计算值略大。 

【文章来源】：公路. 2020,65(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

隧道周围地质状况

根据刚度等效原则，本次隧道建模将初期支护中钢拱架的弹性模量折算给喷射混凝土，二次衬砌作为长期安全性储备，计算时不予考虑；陈建勋等[8]的研究表明系统锚杆在浅埋黄土中的作用不明显，可以不予考虑，故在有限元分析中不予考虑系统锚杆。根据工程地质勘察资料以及室内土工试验确定围岩及支护结构参数，围岩及支护结构的物理力学参数见表1。3 有限元结果分析

(1）弧形导坑开挖到10m位置，隧道地表山坡沉降变化较明显，沉降约16.3mm，随着弧形导坑继续向前开挖，隧道地表山坡的沉降继续增大，并且在隧道中轴线一倍洞径范围内的沉降要大于一倍洞径范围外的沉降，弧形导坑开挖完毕时，隧道中轴线上方山坡最大沉降约54.4mm左右，故隧道在施工过程中要对山坡进行C30钢筋混凝土加固，并实时监测地表山坡的沉降，为隧道施工提供安全保障；回填土的沉降相比于山坡的要小，其没有随隧道的开挖呈现明显的变化规律。(2）隧道底部位移出现回弹；隧道拱顶位移发生明显的下沉，而且隧道底部的回弹量要大于隧道拱顶的沉降量，并且随着弧形导坑的开挖，隧道的拱顶沉降逐渐增大，因此隧道要及时施做仰拱并封闭成环，保证隧道的施工安全。

【参考文献】：
期刊论文
[1]浅埋黄土隧道施工冲沟段地层变形研究[J]. 李龙福,潘祖瑛,江东平.  地下空间与工程学报. 2018(S2)
[2]浅埋偏压隧道洞口段合理开挖工序及受力特征分析[J]. 刘小军,张永兴.  岩石力学与工程学报. 2011(S1)
[3]浅埋黄土隧道中系统锚杆支护作用的数值模拟[J]. 陈建勋,轩俊杰,乔雄.  长安大学学报(自然科学版). 2011(01)
[4]大断面浅埋暗挖隧道施工引起的地表移动及变形预测[J]. 时亚昕,陶德敬,王明年.  岩土力学. 2008(02)

硕士论文
[1]浅埋偏压黄土隧道施工变形控制研究[D]. 刘蕊.北京交通大学 2015
[2]丁家山软弱破碎围岩隧道管棚预支护效应研究[D]. 胡斌.华中科技大学 2011
[3]浅埋暗挖隧道管棚预支护机理及其效用研究[D]. 赵建平.中南大学 2005



本文编号：3626549