隧道预留核心土环形开挖法合理应用研究

作     者：周路军 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：尚岳全

授予年度：2011年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：隧道 核心土 环形开挖 合理长度 埋深 地表坡度 

摘      要：在山岭隧道建设中,软弱地层中易产生围岩失稳问题,选用合理的施工方法尤为重要。预留核心土环形开挖法具有施工较快、掌子面较稳定的优点,已应用于众多隧道,但对其合理应用的研究比较欠缺。 本文针对V级和VI级围岩,采用ANSYS软件建立数值模型,计算隧道埋深20m的工况,分析核心土长度改变对围岩稳定影响,得出合理核心土长度;分析了工法在不同埋深下应用时的围岩稳定性,得出工法适用的埋深范围;改变地表坡度,研究隧道稳定性变化规律。结论如下： (1)在埋深20m的Ⅴ级围岩段,合理核心土长度为2.5-3.0m。该条件下,随着核心土长度的增加,环形掌子面塑性区范围减小,并在核心土长度大于3.5m后趋于稳定;掌子面最大纵向位移基本不变,而环形掌子面各处纵向位移略有增大;拱顶沉降变化较小。在埋深20m的Ⅵ级围岩段,合理核心土长度为2.5-3.5m。该条件下,随着核心土长度的增加,掌子面塑性区范围减小;掌子面最大纵向变形先减小后增大;拱顶沉降量不断减小,在核心土长度大于3.5m后趋于稳定。 (2)工法适用于埋深不大于40m的V级围岩段。V级围岩下,随着埋深的增加,掌子面塑性区范围逐渐增大,并在埋深达到80m时塑性区贯通;掌子面纵向位移增大,且在80-160m范围内增长较快;拱顶沉降不断增大,且最大沉降值加速增加。工法适用于埋深不大于20m的Ⅵ级围岩段。Ⅵ级围岩下,随着埋深的增加,掌子面塑性区范围逐渐增大,并在埋深达到40m时塑性区贯通;掌子面纵向位移逐渐增大,且在80-160m范围内增长较快;拱顶沉降不断增大,且埋深大于20m时拱顶沉降增长较快。 (3)Ⅴ级围岩下,地表坡度的变化对掌子面纵向变形影响较大,而对拱顶沉降影响较小,地表坡度为20°-40°时,掌子面稳定性差。Ⅵ级围岩下,地表坡度的变化对掌子面纵向变形影响很大,对拱顶沉降也有较大影响,地表坡度为20°-30°时,掌子面稳定性差。