有限元強(qiáng)度折減法廣泛應(yīng)用于邊坡等工程的穩(wěn)定分析中,而在隧道工程穩(wěn)定分析中的應(yīng)用相對(duì)較少。文章將有限元強(qiáng)度折減法用于隧道施工穩(wěn)定分析與控制中,提出基于圍巖安全系數(shù)進(jìn)行施工階段圍巖穩(wěn)定性全過(guò)程的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),并通過(guò)隧道洞周?chē)鷰r變形規(guī)律的研究,建立施工階段隧道監(jiān)控量測(cè)的動(dòng)態(tài)控制指標(biāo)。通過(guò)算例分析可以看出,基于圍巖安全系數(shù)可以定量、直觀地掌握整個(gè)施工階段圍巖穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律;在滿足初期支護(hù)施作后圍巖穩(wěn)定性要求的前提下,可以針對(duì)各個(gè)施工階段建立相應(yīng)的變形控制指標(biāo),從而克服以圍巖容許位移作為隧道穩(wěn)定性判斷依據(jù)的局限性。通過(guò)有限元強(qiáng)度折減法在隧道施工穩(wěn)定分析與控制中的應(yīng)用,將為解決隧道施工安全問(wèn)題提供新的途徑。 

【文章來(lái)源】：現(xiàn)代隧道技術(shù). 2020,57(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

不同折減系數(shù)條件下拱頂中部沉降曲線

當(dāng)拱頂中部沉降隨折減系數(shù)的關(guān)系曲線的突變不明顯時(shí)，可以結(jié)合曲墻上其它點(diǎn)的變形隨折減系數(shù)的變化曲線的突變進(jìn)行穩(wěn)定安全系數(shù)的綜合判定。如：第五塊開(kāi)挖且初期支護(hù)施作完成后，不同折減系數(shù)條件下的拱頂中部沉降、左側(cè)曲墻上部水平變形和右側(cè)曲墻上部水平變形如圖4(a）、圖4(b）和圖4(c）所示。綜合各條曲線的變化趨勢(shì)可以判定此時(shí)隧洞圍巖的穩(wěn)定安全系數(shù)等于1.24。根據(jù)上述方法可以得到施工階段圍巖穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，如表2所示。從表2中的計(jì)算結(jié)果可以看出，圍巖穩(wěn)定安全系數(shù)隨隧道開(kāi)挖范圍的增大逐漸減小。但是第五塊與第六塊開(kāi)挖且初期支護(hù)施作后的圍巖穩(wěn)定安全系數(shù)卻未發(fā)生變化，分析其原因主要是在二維平面應(yīng)變分析模型中無(wú)法反映預(yù)留核心土（第六塊）對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的提高作用，后續(xù)將通過(guò)基于有限元強(qiáng)度折減法的三維數(shù)值計(jì)算進(jìn)一步完善該部分的內(nèi)容。同時(shí)，洞中圍巖塑性區(qū)的變化也說(shuō)明了這一點(diǎn)，塑性區(qū)從最初位于開(kāi)挖部分的拱腳，逐漸變化至隧道拱頂，如圖5～圖8所示。

其中，豎向沉降最大點(diǎn)位于拱頂中部，沉降最大值為37.70 cm；豎向隆起最大點(diǎn)位于底部仰拱中部，隆起最大值為11.44 cm。左側(cè)曲墻上部變形5.44cm，右側(cè)曲墻上部變形3.63 cm，收斂變形值為1.81cm；左側(cè)曲墻中部變形14.33 cm，右側(cè)曲墻中部變形13.47 cm，收斂變形值為0.86 cm。通過(guò)分析各個(gè)施工步對(duì)應(yīng)時(shí)間段洞周各點(diǎn)變形隨時(shí)間的變化曲線，可以得到整個(gè)施工階段變形控制的動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。以數(shù)值計(jì)算的第六步，即第三塊開(kāi)挖且初期支護(hù)施作完成，時(shí)間步長(zhǎng)為0.5 d這一步的計(jì)算結(jié)果為例，拱頂中部的沉降變化曲線如圖10(a）所示。

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