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摘要:以小壩田隧道為背景,基于ANSYS軟件三維模擬,分析了公路隧道頂部存在隱伏溶洞時,采用臺階法施工引起的圍巖變形規(guī)律。可以為同類隧道施工提供參考。
關(guān)鍵詞:溶洞,隧道,ANSYS
1依托工程
小壩田隧道屬貴州省內(nèi)二級公路隧道,單洞雙向行車。隧道地貌單元為高山侵蝕—剝蝕地貌,地下水多為大氣降水和基巖裂隙水補(bǔ)給,持續(xù)時間短,水文地質(zhì)條件較好。隧址區(qū)地層為第四系殘坡積層,下伏基巖為二迭系下統(tǒng)石灰?guī)r,及峨眉山凝灰?guī)r、玄武巖等,區(qū)內(nèi)節(jié)理、裂隙較為發(fā)育,無活動性大斷裂經(jīng)過,區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。
經(jīng)地質(zhì)勘測資料顯示,隧道K26+860~ K26+870段頂部有規(guī)模較大溶洞。該溶洞橫向跨度約為3~6m,高約為2~4m,縱向跨度約為10m,其底部距離隧道頂部約為2~6m。溶洞為干溶洞,隧道拱頂距離地表50m。
2數(shù)值模擬概況
2.1溶洞模型的建立
模擬中將溶洞的走向假定為與隧道縱向一致;實際中溶洞是變截面,為了簡化計算,將溶洞模擬為橢圓柱,橫截面尺寸為:水平向(x方向)長軸6m,垂直向(y方向)短軸4m。縱向(z方向)10m。溶洞距離隧道頂部5m。
2.2整體模型的建立
利用ANSYS三圍實體單元模擬隧道施工過程中溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。圍巖采用8節(jié)點實體單元(solid 45),初期支護(hù)采用4節(jié)點殼單元(shell 63),屈服準(zhǔn)則采用Drucker-Prager準(zhǔn)則,圍巖采用彈塑性材料。計算時施加的邊界約束條件為:地表為自由表面,不受約束,模型左右邊界受到x軸方向的位移約束,模型的地層下部邊界受到x,y軸方向的位移約束。
2.3計算參數(shù)
2.4施工過程模擬
隧道模擬段為Ⅴ級圍巖,且頂部存在溶洞,上下臺階法開挖,臺階長度為12m,步長2m。整個施工模擬過程為上臺階開挖2m,
立即支護(hù),循環(huán)至10m完成后,上下臺階同時開挖,開挖2m同時支護(hù),直至整個模型52m(溶洞前21m+溶洞10m+溶洞后21m)完成開挖和支護(hù)。
3模擬結(jié)果分析
提取特征斷面,溶洞中心所在橫截面為研究對象,數(shù)值模擬結(jié)果如下:
模擬顯示,對于溶洞而言,其底部有一小部分圍巖豎向位移比溶洞周邊其他位置豎向位移偏小;對于隧道而言,其頂部圍巖豎向位移比周邊其他位置豎向位移偏大。隧道初期支護(hù)拱頂沉降相比拱腳、邊墻角及隧道底部沉降值要大,但其值在沉降允許范圍內(nèi)。
4結(jié)論
ANSYS模擬結(jié)果顯示,本隧道針對頂部隱伏溶洞可能對隧道施工帶來的不利影響,而采用的臺階法施工是可行的,且臺階長度及開挖步長是合理的。由于溶洞的存在,施工中必須對溶洞段進(jìn)行超前支護(hù)。數(shù)值模擬與工程實際施工情況難免存在誤差,施工時還應(yīng)結(jié)合監(jiān)控量測及超前地質(zhì)預(yù)報等手段進(jìn)行現(xiàn)場信息反饋,以便更好地指導(dǎo)隧道安全施工。
參考文獻(xiàn):
[1]宋戰(zhàn)平,黨宏斌,李寧.既有溶洞對隧道圍巖位移特征影響的數(shù)值試驗[J].長江科學(xué)院院報,2008,25(5):79-82
[2]吳夢軍,許錫賓,劉緒華,敖建華.巖溶對公路隧道圍巖穩(wěn)定性的影響研究[J].地下空間,2003,23(1):59-62
[3]莫陽春,周曉軍.達(dá)成高速鐵路巖溶隧道圍巖穩(wěn)定性分析[J].中國鐵道科學(xué),2008,29(3):52-56
[4]劉招偉,張民慶,王樹仁.巖溶隧道災(zāi)變預(yù)測與處治技術(shù)[M].北京,科學(xué)出版社,2007
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