研究目的:風(fēng)積沙是一種黏聚力低、自穩(wěn)能力差的土體,給隧道設(shè)計(jì)和施工帶來很大困難。本文研究旨為揭示不同掌子面角度下深埋風(fēng)積沙地層隧道的掌子面失穩(wěn)特征,從而反饋設(shè)計(jì)施工。研究結(jié)論:(1)掌子面前方失穩(wěn)區(qū)呈楔形狀,再向上擴(kuò)展形成封閉的燈泡狀區(qū)域,隨著掌子面角度增大,失穩(wěn)區(qū)下部擴(kuò)大,上部縮小,掌子面穩(wěn)定性逐漸改良;(2)掌子面角度對(duì)于失穩(wěn)區(qū)的縱向、橫向尺寸影響不大,失穩(wěn)區(qū)前邊界約為掌子面前方1倍洞徑處,橫向跨度約為2倍洞徑;(3)失穩(wěn)土體中存在壓力拱,其頂點(diǎn)位于拱底上方1～2倍洞徑間,隨著掌子面角度增大,失穩(wěn)區(qū)形成的壓力拱頂點(diǎn)在下移,跨度在減小;(4)本文推導(dǎo)了適用于深埋風(fēng)積沙地層的掌子面支護(hù)力計(jì)算公式,并提出了相關(guān)設(shè)計(jì)施工建議;(5)本研究成果可應(yīng)用于深埋風(fēng)積沙隧道,尤其是臺(tái)階法或盾構(gòu)法開挖的隧道。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1三軸試驗(yàn)

圖1三軸試驗(yàn)2.2計(jì)算模型簡化假設(shè)

圖1三軸試驗(yàn)

通過休止角試驗(yàn)確定合適的摩擦系數(shù)與滾動(dòng)摩擦系數(shù)組合，將其用于三軸數(shù)值試驗(yàn)中，用以確定其余的細(xì)觀參數(shù)。三軸試驗(yàn)中，模擬圍壓取100kPa、200kPa和300kPa，對(duì)細(xì)觀參數(shù)作出針對(duì)性調(diào)整，使數(shù)值試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與室內(nèi)三軸試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變測量點(diǎn)基本一致，如圖1(c)....

圖2計(jì)算模型示意圖

考慮到模型的邊界效應(yīng)，模型橫向(X軸方向)取60m，縱向(Y軸方向)取50m，豎向(Z軸方向)取65m，隧道埋深取45m。球-墻體接觸模型以及球-球接觸模型均采用滾動(dòng)阻力模型。模型示意如圖2所示。通過改變掌子面角度，共設(shè)計(jì)4種工況。具體計(jì)算工況如表2所示。

圖3位移分區(qū)圖

為了形象展示地層變形及失穩(wěn)區(qū)分布規(guī)律，對(duì)顆粒位移大小進(jìn)行分組。遍歷所有顆粒位移，并將位移按照0.2m的差值劃分為10個(gè)位移區(qū)間，如圖3所示。當(dāng)圍巖位移大于0.5m后位移等值線迅速加密，因此將顆粒位移大于0.5m區(qū)域作為顆粒坍塌范圍。不同掌子面傾斜角度下圍巖失穩(wěn)形態(tài)細(xì)部縱向切....

本文編號(hào)：3913263