淺埋偏壓連拱隧道數值模擬及其優(yōu)化分析.pdf

1、近年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，我國高速公路隧道工程技術水平得到了迅速推進，由于連拱隧道能夠更好地適應山區(qū)特殊地形，線形流暢,近年來連拱隧道越來越多的被實際工程所應用。論文以湖北天鵝連拱隧道為背景，采用有限元軟件MIDAS/GTS對偏壓連拱隧道的施工過程進行數值模擬，通過對圍巖和支護結構應力應變規(guī)律的研究,對不同開挖方案和開挖順序優(yōu)化分析，結合現場監(jiān)控量測資料,應用灰色建模理論對監(jiān)測數據進行分析預測。論文的主要研究成果為：
　　（

2、1）采用三導洞法施工時，隧道施工完成后應力最大值在出口處中隔墻的左側腰部和腳部為9.0MPa；采用中導洞法施工時，左洞上臺階開挖后，左洞仰拱部分松動區(qū)和先前開挖中導洞時形成的松動區(qū)相互重疊形成一體，隧道施工完成后應力最大值在中隔墻為10.3MPa。采用三導洞施工左右洞最終沉降為12.25mm，10.09mm，而采用中導洞施工，左右洞的最終沉降值為13.14mm，10.95mm。三導洞法開挖中隔墻拱頂、腰部和底部應力值分別為4.6MPa、

3、2.6MPa和3.0MPa，小于中導洞法的5.0MPa、3.0MPa和4.0MPa，說明先行開挖兩側導洞能夠釋放部分圍巖壓力，有效減小中隔墻的受力。
　?。?）就中隔墻而言，左洞先行開挖（工況一）中隔墻最大壓應力為11.0MPa小于右洞先行開挖（工況二）的最大壓應力值12.0MPa，對于中隔墻最大拉應力值，工況一為1.2MPa小于工況二最大值2.8MPa；從初襯受力情況來看，工況一和工況二的最大位移值分別為19.23mm、24.9

4、7mm，初襯最大拉應力分別為1.1MPa、2.1MPa，最大壓應力分別為8.4MPa、10.0MPa。從圍巖塑性區(qū)來看，工況一的塑性區(qū)主要分布在兩側拱腰處和中隔墻頂端，工況二的圍巖塑性區(qū)位于中隔墻頂部偏壓側及兩側拱腰處。
　　（3）ZK72+755斷面拱頂沉降、水平收斂、仰拱沉降的預測值分別為20.78mm、7.49mm、10.50mm；經過現場監(jiān)控量測，ZK72+755斷面的實測值分別為21.00mm、7.68mm、9.45mm