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隧道开挖对沟谷坡体变形影响及衬砌结构力学特性分析

杨治军 刘泾堂 胡金鑫 洪铭

杨治军, 刘泾堂, 胡金鑫, 洪铭. 隧道开挖对沟谷坡体变形影响及衬砌结构力学特性分析[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(3): 327-334. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.03.012
引用本文: 杨治军, 刘泾堂, 胡金鑫, 洪铭. 隧道开挖对沟谷坡体变形影响及衬砌结构力学特性分析[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(3): 327-334. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.03.012
Yang Zhijun, Liu Jingtang, Hu Jinxin, Hong Ming. Influence of Tunnel Excavation on Valley Slope Deformation and Mechanical Characteristics of Lining Structure[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(3): 327-334. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.03.012
Citation: Yang Zhijun, Liu Jingtang, Hu Jinxin, Hong Ming. Influence of Tunnel Excavation on Valley Slope Deformation and Mechanical Characteristics of Lining Structure[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(3): 327-334. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.03.012

隧道开挖对沟谷坡体变形影响及衬砌结构力学特性分析

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.03.012
详细信息
    作者简介:

    杨治军,男,1993年生,汉族,甘肃白银人,硕士,助理工程师,主要从事隧道工程设计工作。E-mail:yzj43256@136.com

  • 中图分类号: U 451; U 459.4

Influence of Tunnel Excavation on Valley Slope Deformation and Mechanical Characteristics of Lining Structure

  • 摘要: 某公路隧道洞口穿越黄土沟谷,受沟谷地形影响,该隧道为典型的偏压双孔隧道。基于沟谷地形地貌、隧道分布情况、黄土地层及隧道结构物理力学参数建立有限元数值计算模型,采用强度折减法分析左洞(埋深大)先行方案与右洞(埋深小)先行方案对沟谷坡体稳定性的影响,进一步研究不同施工方案下隧道衬砌结构受力特性。研究结果表明,左洞开挖对坡体滑动面及塑性区影响较大,并对坡脚位移的影响程度最大;隧道开挖先行洞的衬砌结构受力较大,左洞先行方案对衬砌影响程度大于右洞先行方案,但左洞先行方案对坡体稳定性有利。据此,建议该偏压隧道采用左洞(埋深大)先行方案,以减小隧道开挖对坡体的扰动,同时根据衬砌结构内侧受力薄弱点分布规律加强左、右洞衬砌设计。

     

  • 图  1  黄土隧道出口现场调查

    图  2  隧道洞口地形

    图  3  数值计算模型

    图  4  隧道结构宏观参数(单位:cm)

    图  5  地表监测节点序列示意

    图  6  衬砌结构内侧监测节点示意

    图  7  模型水平位移场

    图  8  模型竖直位移场

    图  9  不同开挖顺序下地表水平位移分布

    图  10  不同开挖顺序下地表竖直位移分布

    图  11  初始状态坡体变形特征

    图  12  左洞先行方案模型土体塑性区演化特征

    图  13  右洞先行方案模型土体塑性区演化特征

    图  14  衬砌结构最大主应力云图

    图  15  衬砌结构最小主应力云图

    图  16  左洞先行方案衬砌内侧主应力分布

    图  17  右洞先行方案衬砌内侧主应力分布

    图  18  不同开挖方案下衬砌内侧主应力分布特征

    图  19  衬砌内侧主应力差值分布特征

    表  1  坡体强度折减参数

    折减系数内摩擦角/(°)黏聚力/kPa
    0.5063.4100
    0.7553.166.7
    1.0045.050
    1.2538.740
    1.5033.733.3
    1.7529.728.6
    2.0026.625
    下载: 导出CSV

    表  2  材料的物理力学参数

    材料重度
    /(kN·m–3)
    弹性
    模量
    /MPa
    水平
    土压力
    系数
    黏聚力
    /kPa
    内摩擦
    角/(°)
    泊松比
    黄土17280.550450.40
    C30钢筋衬砌混凝土27310000.38
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-06
  • 网络出版日期:  2023-08-08
  • 刊出日期:  2023-06-08

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