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浅埋隧道仰拱计算模型与动态设计

公路 2007年第12期52卷 199-203页

作者：郑建中邹正明吕康成伍毅敏安徽交通投资集团公司合肥市230011 长安大学公路学院西安市710064

由于缺少仰拱设计的理论依据,目前许多隧道的仰拱设计不尽合理,在浅埋隧道的仰拱设计中问题尤为突出。通过分析软基与隧道结构稳定性的关系,提出了浅埋隧道仰拱荷载的确定方法,其中以仰拱荷载系数将拱顶地层对隧道结构的垂直压力与仰拱... 详细信息

由于缺少仰拱设计的理论依据,目前许多隧道的仰拱设计不尽合理,在浅埋隧道的仰拱设计中问题尤为突出。通过分析软基与隧道结构稳定性的关系,提出了浅埋隧道仰拱荷载的确定方法,其中以仰拱荷载系数将拱顶地层对隧道结构的垂直压力与仰拱荷载联系起来。结合仰拱的施工工艺,建立了三铰拱仰拱力学模型,给出了合理拱轴线的方程和内力计算公式。提出了浅埋隧道仰拱的设计步骤,并结合工程算例做了进一步说明。考虑到隧道开挖揭露的地质条件可能与设计勘察的地质条件有出入,建议将动态设计的理念引入到仰拱设计,使设计依据可靠,设计方法合理。

关键词：山岭隧道仰拱浅埋三铰拱

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城市地铁隧道仰拱支护效应分析

城市地铁隧道仰拱支护效应分析

作者：刘家豪安徽建筑大学

学位级别：硕士

仰拱是为改善隧道上部支护结构受力条件而设置在底部的反向拱形结构,是隧道衬砌结构的重要组成部分。特别是对侧压力系数较大的软弱围岩、初始地应力场中具有较大的水平构造应力的围岩、流变明显的围岩以及膨胀性岩体等情况,仰拱的作用... 详细信息

仰拱是为改善隧道上部支护结构受力条件而设置在底部的反向拱形结构,是隧道衬砌结构的重要组成部分。特别是对侧压力系数较大的软弱围岩、初始地应力场中具有较大的水平构造应力的围岩、流变明显的围岩以及膨胀性岩体等情况,仰拱的作用就更为明显。它一方面要将隧道上部的地层压力和路面上的荷载有效地传递到地下,另一方面要抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱的设置能够有效控制隧道周边围岩体变形的量值及影响范围,改善支护结构的受力形式,协调支护结构的轴力和弯矩分布。隧道初期支护仰拱可以减小因隧道基础承载力不足而造成的沉降变形,并起到防止底鼓隆起变形、调整衬砌应力的作用。王明年等通过大比例尺模型试验与有限元分析相结合的方法研究了隧道仰拱的力学行为。结果表明,隧道仰拱对提高隧道结构的承载力,抑制围岩内塑性区的扩展,约束隧道洞周位移的发展,提高衬砌结构的安全度等方面都有非常重要的作用。本文为了研究隧道仰拱的支护效应,以合肥市轨道交通二号线过渡段浅埋暗挖工程为背景,采用Midas GTS NX有限元分软件,分析了一下内容:(1)对隧道底部支护形式进行了数值模拟,对比分析了隧道围岩的竖向位移、竖向应力、剪应力,塑性区以及隧道的衬砌应力,结果表明仰拱隧道整体性相对较好,能够有效的抑制底部变形,减小拱肩及拱脚处的压应力,控制围岩的塑性区范围,能较好的改善衬砌结构整体的受力性能。(2)对隧道仰拱全幅施工和半幅施工状态下的隧道围岩的竖向位移、竖向应力、剪应力,塑性区进行了对比分析,结果表明半幅施工仰拱隧道整体性相对较好,能够有效的抑制底部变形,减小拱肩及拱脚处的压应力,控制围岩的塑性区范围,能较好的改善衬砌结构整体的受力性能。(3)通过对比分析仰拱隧道竖向位移云和洞周收敛,得到最佳仰拱半径,找出最合理半径值。(4)通过对当前采用的CRD工法,无仰拱隧道施工过程进行严格的现场信息化施工监测,对产生的地表沉降进行及时预警,排除因未设置仰拱状态下施工导致超限沉降,找出原因并及时处理,确保工程施工的安全。

关键词：仰拱竖向位移围岩应力仰拱半径信息化施工

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黄土隧道仰拱初期支护的必要性

公路交通科技（应用技术版） 2012年第9期8卷 116-119,122页

作者：苏臣宏李耀国李昊西安公路研究院陕西西安710054 陕西省交通建设集团公司陕西西安710075

黄土隧道开挖,由于围岩受施工扰动不断地进行应力释放,从而引起围岩的变形发展,而支护结构也随着时间的增长对围岩的变形产生越来越明显地抑制作用。文章通过有限元数值计算分析黄土隧道设仰拱初期支护和不设2种工况条件下的结果,并进... 详细信息

黄土隧道开挖,由于围岩受施工扰动不断地进行应力释放,从而引起围岩的变形发展,而支护结构也随着时间的增长对围岩的变形产生越来越明显地抑制作用。文章通过有限元数值计算分析黄土隧道设仰拱初期支护和不设2种工况条件下的结果,并进行综合比较分析,得出黄土隧道仰拱初期支护是必要的。

关键词：黄土隧道仰拱初期支护必要性

高速公路隧道Ⅳ1级围岩段仰拱现场监测及数值模拟分析

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高速公路隧道Ⅳ1级围岩段仰拱现场监测及数值模拟分析

作者：尹迪河北工业大学

学位级别：硕士

近年来随着我国在公路建设快速发展，公路隧道作为影响高速公路建设发展的重点，其支护结构如何合理、经济、安全的进行则成为近些年研究的重点。本文首先阐述了国内外支护理论发展现状，对隧道围岩受力计算理论及方法进行分析介绍并详... 详细信息

近年来随着我国在公路建设快速发展，公路隧道作为影响高速公路建设发展的重点，其支护结构如何合理、经济、安全的进行则成为近些年研究的重点。本文首先阐述了国内外支护理论发展现状，对隧道围岩受力计算理论及方法进行分析介绍并详细叙述了各支护结构的支护方法和特点。然后根据承赤高速工程实例，在对实际工程中的Ⅳ级围岩施工段选取两个断面，进行仰拱隧道断面和平底隧道断面的支护结构现场监控量测的设计，对围岩压力、锚杆轴力及钢支撑的受力进行监测分析。利用FLAC3D依据现场实例分别建立仰拱隧道模型和平底隧道模型，分析各自锚杆轴力、围岩应力并进行比较，并跟量测结果进行比较对比，在进一步对两个模型的位移及二衬应力等方面进行分析，结合分析结果提出优化的支护措施，为后续施工中二衬的设置及仰拱的取消提供施工建议。

关键词：公路隧道数值模拟仰拱现场监测平底

水平层状围岩隧道基于仰拱数值分析的支护优化设计

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水平层状围岩隧道基于仰拱数值分析的支护优化设计

作者：孙晓杉河北工业大学

学位级别：硕士

我国国土面积广阔,便造就其地质结构独有的复杂性特点,其中最普遍的就是层状构造的岩石,大约占我国国土面积的77.3%,同时也约占全世界陆地面积的66.6%。由于岩石的这种显著层理构造,导致其构造变形方面以及强度等物理性质方面表现出各... 详细信息

我国国土面积广阔,便造就其地质结构独有的复杂性特点,其中最普遍的就是层状构造的岩石,大约占我国国土面积的77.3%,同时也约占全世界陆地面积的66.6%。由于岩石的这种显著层理构造,导致其构造变形方面以及强度等物理性质方面表现出各向异性的特点,所以层状岩石的破坏形式以及机制都与其它岩体表现出显著的差异性。除此之外,在隧道工程建设领域经常会遇到大量与层状岩体稳定性等相关的问题,因此,针对层状岩体隧道在开挖过程中的稳定性等问题展开研究已经显得迫切需要。本文在理论研究的基础上,借助于FLAC3D数值模拟软件对IV1级两车道底部不同厚度的水平层状围岩隧道稳定性以及支护效果进行分析,建立平底模型、仰拱模型和底部加注浆锚杆模型,每种模型的底部层状围岩总厚度均为1m、2m、5m,每种厚度又分为0.5m/层和0.25m/层,共计18个模型。并对各模型的围岩应力、位移、初期支护的受力特点、锚杆轴力、塑性区体积以及二衬变化规律进行研究,分析结果如下:(1)三种不同厚度水平层状围岩数值模拟中,仰拱的使用使得底部位移的减小效果最为明显,底部加注浆锚杆模型次之,但与仰拱的差距都控制在10%以内。(2)在控制应力、塑性区体积、锚杆轴力以及二衬方面,底部加注浆锚杆模型稍好于仰拱模型。(3)通过分析IV1级两车道不同厚度水平层状围岩隧道稳定性以及不同支护效果,可以结合实际工程数据考虑用底部加注浆锚杆来替代仰拱施工。

关键词：层状围岩稳定性底部加注浆锚杆仰拱数值模拟

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仰拱在隧道塌方险情处置中的作用效果分析

青岛理工大学学报 2011年第3期32卷 26-31,57页

作者：吴岳华曲同嘉王伟安徽省公路工程建设监理有限责任公司合肥230031 青岛市崂山区王哥庄街道办事处青岛266105 青岛建设集团建兴工程有限公司青岛266000

针对仰拱支护在隧道塌方险情处置中的应用问题,结合松建高速公路杜布隧道工程实际,首先详细分析了杜布隧道洞口浅埋段施工期间塌方险情的形成机理,通过对施工监控量测结果的分析,阐明了抢险期间仰拱快速施做起到的有效作用;基于有限差... 详细信息

针对仰拱支护在隧道塌方险情处置中的应用问题,结合松建高速公路杜布隧道工程实际,首先详细分析了杜布隧道洞口浅埋段施工期间塌方险情的形成机理,通过对施工监控量测结果的分析,阐明了抢险期间仰拱快速施做起到的有效作用;基于有限差分理论,从隧道实际地质模型入手,通过对有、无仰拱支护情况下,隧道周边围岩的位移场及初期支护结构的受力状况进行对比分析,进一步阐明了仰拱支护在预防塌方发生中的有效作用,为今后指导类似工程的设计与施工提供了借鉴与参考.

关键词：公路隧道塌方仰拱监控量测数值计算