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大跨度小净距隧道开挖松动区演变及稳定性分析
| 论文题名： | 大跨度小净距隧道开挖松动区演变及稳定性分析 |
| 关键词： | 大跨度小净距隧道;流固耦合;稳定性分析;开挖松动区 |
| 摘要： | 双洞八车道隧道在洞口段一般具有净距较小，跨度大，工程地质条件不良等特点，且该地段一般存在浅埋偏压条件，围岩较破碎并受偏压力，隧道开挖引起上部岩土体松动并产生滑裂面和较大位移，松动区的范围将会影响围岩稳定性。本文依托广州某大跨度隧道工程实例，运用有限差分法软件FLAC3D对该隧道洞口地段按实际净距进行双侧壁导坑法开挖，使用改进后的切应力扰动系数绘制开挖过程中产生的松动区范围并对围岩的应力，位移和变形，塑性区域进行分析，然后缩小两隧道净距至0.75倍与0.5倍隧道跨度开挖，与实际监测数据做对比。再利用FLAC3D的流固耦合功能，使隧道在有水条件下开挖，绘制产生的松动区范围并将计算出的位移，应力，塑性区等与无水条件开挖结果进行对比分析。 分析表明：采用双侧壁导坑法分部开挖时松动区产生具有一定的规律性，即左右导坑开挖产生松动范围较大且拱顶上部产生交汇区域，核心土开挖影响较小。单隧道左右两侧松动区不对称，深埋一侧松动区范围较大。两隧道上部松动范围到达地表，未形成压力拱。按实际方案开挖，左右两隧道松动区未汇合，两隧道整体呈压扁变形趋势。 缩小两隧道净距至0.75和0.5倍跨度后，两隧道松动区发生临近和交汇，隧道附近围岩中压应力下降，拉应力增加，左隧道右侧与右隧道左侧部分关键点位移增长20％~63%，隧道上部地表沉降增长12%~60%。塑性区范围也随着净距缩小而发生临近和交汇。对松动区范围和隧道应力与位移综合考虑，两隧道净距不宜小于0.75倍跨度。 考虑降水渗流场之后，隧道开挖导致渗流场出现双漏斗区，在流固耦合作用下围岩松动区面积增长约25%~30%。较无水状态下，隧道拱肩处拉应力集中现象加剧，深埋侧松动区范围的较大增长致使偏压力进一步增大，隧道不对称变形更加明显。隧道横向位移增长6倍以上，上部地表沉降最大增长33%左右。隧道开挖造成的塑性区面积大幅增加且发生汇合。降水渗流作用严重影响隧道整体稳定性，在施工时必须做好防水防渗措施。 |
| 作者： | 王阳 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 朱苦竹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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