小净距公路隧道中夹岩柱受力特征与变形规律研究

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小净距隧道左右两洞洞间距较小,施工时两洞之间会产生相互干扰,先行洞开挖后周边围岩会在进行应力重分布后逐渐趋于稳定,然而当后行洞开挖后原已趋于稳定的围岩又将再次受到扰动,多次扰动会导致围岩稳定性降低,特别是对于小净距浅埋隧道,其自身稳定性本就较差,受多次扰动后将对现场施工带来诸多不利。由于小净距隧道中岩柱厚度较小,两隧洞往往通过中岩柱相互影响,因此两洞间中岩柱的稳定性及变形情况往往决定整个隧道的稳定性及变形情况。鉴于此,本文以重庆市九龙坡区新九路隧道为依托工程,通过数值模拟的方法,对小净距公路隧道中夹岩柱受力特征与变形规律进行研究,揭示了小净距隧道中岩柱的受力机理,研究成果具有一定的理论价值和实际工程意义。主要研究内容如下:(1)通过对新九路隧道现场监控数据的统计及分析,研究深埋小净距隧道和浅埋小净距隧道围岩变形及受力特征。结果表明浅埋小净距隧道中夹岩柱的“支点”效应较为明显,深埋小净距隧道中夹岩柱被包围在压力拱下,“支点”效应被弱化。(2)利用大型岩土有限元软件MADIS-GTS NX建立三维隧道空间模型进行分析计算,研究不同埋深下小净距隧道地表沉降分别在横向及轴向的变化规律并分析中岩柱在深埋小净距隧道及浅埋小净距隧道中的受力特征。计算结果表明在小净距隧道中埋深较小时,其地表沉降曲线呈“W”形,随着埋深的增大,地表沉降曲线逐渐变为“U”形,由拱形结构最大变形点位于拱顶的特征,中夹岩柱处地表沉降变为最大点时说明压力拱已形成,因此可将中岩柱地表沉降成为最大点的临界埋深作为小净距隧道深浅埋划分依据之一。(3)以小净距浅埋隧道中岩柱为主要研究对象,通过考察中岩柱在不同加固形态及不同加固高度下隧道的地表沉降、拱顶沉降、仰拱变形及衬砌应力等指标的变化规律,研究中岩柱最优加固方式。研究表明小净距浅埋隧道中夹岩柱加固方式宜采取以两隧洞拱顶为界且加固到地表的形态,深埋隧道以两隧洞侧墙为界且加固高度高于拱顶的形态为最优加固方式。
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