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穿越土–岩交界面隧道围岩变形和衬砌受力特性研究

杨治军 刘泾堂 胡金鑫 洪铭

杨治军, 刘泾堂, 胡金鑫, 洪铭. 穿越土–岩交界面隧道围岩变形和衬砌受力特性研究[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(6): 649-655. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.004
引用本文: 杨治军, 刘泾堂, 胡金鑫, 洪铭. 穿越土–岩交界面隧道围岩变形和衬砌受力特性研究[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(6): 649-655. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.004
Yang Zhijun, Liu Jingtang, Hu Jinxin, Hong Ming. Study on Deformation of Surrounding Rock and Stress Characteristics of Lining in Tunnels Passing through Soil-rock Interface[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(6): 649-655. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.004
Citation: Yang Zhijun, Liu Jingtang, Hu Jinxin, Hong Ming. Study on Deformation of Surrounding Rock and Stress Characteristics of Lining in Tunnels Passing through Soil-rock Interface[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(6): 649-655. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.004

穿越土–岩交界面隧道围岩变形和衬砌受力特性研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.004
详细信息
    作者简介:

    杨治军,男,1993年生,汉族,甘肃白银人,硕士,工程师,主要从事隧道工程设计工作。E-mail:yzj43256@163.com

  • 中图分类号: U 451

Study on Deformation of Surrounding Rock and Stress Characteristics of Lining in Tunnels Passing through Soil-rock Interface

  • 摘要: 基于黄土隧道穿越土–岩交界面的工程实际,运用有限元数值计算手段,结合隧道施工过程中土–岩交界面分布规律,研究土–岩交界面空间分布位置对地表位移及洞内收敛变形特征的影响,得到衬砌结构力学特征与变化规律。研究结果表明,土–岩交界面位于拱底以下时,隧道开挖范围均为黄土,地表沉降与围岩变形均较大,衬砌拱顶附近受拉较大;土–岩交界面位于拱顶以上时,隧道开挖对地表沉降、围岩变形的影响基本不变;土–岩交界面位于拱肩附近时,拱顶衬砌拉应力最小,衬砌结构受力较为有利;土–岩交界面位于拱顶附近时,衬砌在拱腰处压应力显著增大,拱顶处拉应力也较大,此时衬砌结构受力最为不利。根据衬砌结构总位移特征,得到拱肩处锁脚锚杆打设角度可控制为15°~ 35°,拱腰与拱脚处锁脚锚杆角度控制为45°左右。研究成果可为隧道设计施工提供一定的理论依据。

     

  • 图  1  岩层交界面开挖实例

    图  2  模型参数与网格划分

    图  3  工况设置(单位:m)

    图  4  围岩与地表监测点布置

    图  5  衬砌结构监测点布置

    图  6  模型总位移云图

    图  7  地表沉降曲线

    图  8  地表沉降差值分布

    图  9  隧道围岩最大主应变云图

    图  10  围岩总位移场分布特征

    图  11  拱顶围岩沉降曲线

    图  12  衬砌内侧最大主应力分布(单位:MPa)

    图  13  衬砌内侧最小主应力分布(单位:MPa)

    图  14  拱顶拱腰衬砌结构主应力分布

    图  15  衬砌内侧TRESCA应力云图

    图  16  衬砌结构总位移矢量图

    图  17  拱顶衬砌沉降曲线

    表  1  材料的物理力学参数

    材料天然重度
    /(kN·m−3)
    弹性模
    量/MPa
    内摩擦
    角/(°)
    黏聚
    力/kPa
    泊松
    水平土压
    力系数
    黄土172823250.440.5
    泥岩2170025300.380.5
    C30钢筋
    混凝土衬砌
    27312000.2
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  • [1] 腾俊洋,唐建新,王进博,等. 层状复合岩体损伤演化规律及分形特征[J]. 岩石力学与工程学报,2018,37(S1):3263-3278.
    [2] 王启耀,蒋臻蔚. 层状岩体的力学特征和数值模拟方法研究[J]. 公路交通科技,2005,22(9):111-114,118.
    [3] 刘 科. 层状与非均质岩体中隧道围岩变形和衬砌结构力学特性研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2016.
    [4] 范 雨,赵慧玲,姚旭朋. 穿越上软下硬复合地层交界面的双线盾构隧道开挖稳定性分析[J]. 中国市政工程,2021,(5):100-103, 107, 121-122. doi: 10.3969/j.issn.1004-4655.2021.05.026
    [5] 邓少军,阳军生. 水平互层岩体隧道稳定性数值分析[J]. 中国科技信息,2019,(16):77-79.
    [6] 陈庆发,张世雄,王官宝,等. 倾斜薄层岩体巷道围岩松动圈测试研究[J]. 矿山压力与顶板管理,2005,(2):61-62,65.
    [7] 杨平庆,邵 蔚,王长柏,等. 缓倾泥页岩互层隧道开挖的围岩松动圈形态研究[J]. 水利与建筑工程学报,2018,16(5):48-51,110.
    [8] 何金峰. 土石交界地层隧道开挖围岩与支护结构稳定性分析[D]. 长沙: 中南大学, 2011.
    [9] 孙文君,薛少强,肖成志,等. 土石交界地质条件下浅埋隧道的开挖反应研究[J]. 公路工程,2019,44(4):169-173.
    [10] 张 雄,孙梦青,张 扬. 土石交界地层隧道爆破振动控制技术研究[J]. 公路工程,2020,45(4):162-166.
    [11] 林炳潮,邓 锷,孟亚锋,等. 土岩交错地层隧道施工爆破围岩振动特性研究[J]. 公路工程,2019,44(6):154-160.
    [12] 谢 壮,何金峰,石钰锋,等. 偏压地形土石交界地层隧道结构内力测试及支护措施研究[J]. 工程勘察,2013,41(5):23-27.
    [13] 肖 靖. 土石交界地层浅埋偏压隧道围岩与支护结构稳定性分析[D]. 西安: 长安大学, 2020.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-07
  • 录用日期:  2023-08-04
  • 刊出日期:  2023-12-08

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