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我国在高等级公路的建设中,在特殊地质及地形条件的地区,为获得良好
的技术经济效果,大量选择了连拱隧道方案。但我国已建成的连拱隧道的数量
较少,缺乏可借鉴的设计施工经验。日本及欧美等公路隧道修建技术发达的国
家,连拱隧道出现的历史较我国要长,已有相当的设计施工经验。
本文在综合分析当前连拱隧道发展的基础上,依托地下系在研的重大科研
项目《连拱隧道关键技术问题的研究》,以云南省思-小高速公路工程两座在建
的连拱隧道为实际背景,进行了室内的平面模型试验。平面模型试验采用了1:100
的大几何比例尺模型,以几何相似比和容重相似比为基础相似比,实现了在弹
性范围内控制各物理力学参数的全相似性。本文根据工程背景的主要地质条件,
确定采用水平岩层的岩体结构,模拟导洞和连拱隧道的开挖工况,考虑地形的
偏压作用等条件,并分别采用无结构衬砌和有结构衬砌两种模型进行了8次试
验。以模型试验相似比理论为基础,本文针对8.30和9.5两次试验,详细分析
了模型试验所得到的量测数据。同时与模型试验相对应,本文进行了隧道开挖
的计算机三维数值仿真模拟,并对计算结果进行了详细地分析。同时,与模型
试验的量测结果进行对比验证,表明结果的可信性。
最后,在以下几个方面进行总结和归纳,得出了一些有价值的结论:
(1) 由于开挖而引起的连拱隧道周围围岩应力变化规律;
(2) 偏压作用下连拱隧道周围围岩应力变化规律;
(3) 由于地面超载而引起的连拱隧道周围围岩应力变化规律;
(4) 确定围岩压力的大小以及分布规律;
(5) 根据摄影测量所得的位移场的基本规律。
关键词:连拱隧道 模型试验 围岩压力 仿真模拟