蒋凌云, 陈秋南,2, 李腾飞, 赵磊军, 刘文骏



大跨度土质隧道自然成拱优化数值模拟研究

蒋凌云*1, 陈秋南1,2, 李腾飞1, 赵磊军1, 刘文骏1

(1. 湖南科技大学 土木工程学院,湖南 湘潭, 411201; 2. 湖南省普通高校土木工程施工过程与质量安全控制重点实验室,湖南 湘潭, 411201)

土质隧道围岩在工程实际施工中具有明显的弹塑性变形特征. 通过运用FLAC3D软件, 模拟隧道实际开挖过程, 可得到隧道开挖过程中围岩应力分布及周边位移变化量, 为隧道的施工提供预警信息和优化隧道设计提供理论支持. 在控制地表变形方面, 采用交叉中隔壁法(Cross diaphragm-CRD)施工时, 地表最大沉降量为20.37 mm, 而双侧壁导坑法则为25.8 mm, 结果表明CRD法在控制围岩变形方面要优于双侧壁导坑法. 因此, 为了避免隧道在开挖过程中发生塌方等事故, 应优先采用CRD法开挖. 然而, 运用FLAC3D软件模拟CRD法开挖过程, 得到开挖隧道上部导洞所引起地表的沉降量占总沉降量的50%以上. 因此, 对CRD法上部导洞的开挖工序进行优化, 能有效地降低塌方等事故发生的概率.

优化数值模拟; 改变工序后的CRD法; 自然成拱; 土质隧道

我国地形复杂, 以山岭为主, 山岭面积约占国土总面积的73%[1—2]，因此, 我国修建的隧道数量及总长都位居世界第一. 狮球岭铁路隧道是我国修建的第一座隧道, 至今已有120多年的历史[3—4].

在高速铁路修建过程中, 为了尽量克服地形上的障碍, 同时使线路平直、缩短路程, 避免不良地质条件对高速铁路运输的影响, 修建隧道成为一种……