為了解決隧道開挖后初期支護(hù)的時機(jī)問題,提出了基于收斂約束原理和圍巖局部安全評價方法單元狀態(tài)指標(biāo)(Zone State Index,ZSI)的初期支護(hù)時機(jī)確定方法。該方法首先計算得到隧道的圍巖特征曲線,結(jié)合圍巖位移速率先對最佳支護(hù)時機(jī)對應(yīng)的圍巖應(yīng)力釋放率進(jìn)行初步判定;然后再利用單元狀態(tài)指標(biāo)ZSI對圍巖局部穩(wěn)定性進(jìn)行確認(rèn)評價,增加了支護(hù)時機(jī)選擇的正確性。最后以相同變量圍巖位移為基礎(chǔ)將圍巖特征曲線和縱向變形曲線進(jìn)行耦合分析,建立起應(yīng)力釋放率和掌子面與監(jiān)測斷面間距之間的對應(yīng)關(guān)系,得出以支護(hù)與掌子面控制間距為依據(jù)的最佳支護(hù)時機(jī)選擇。以甄峰嶺2號隧道為例,建立FLAC^3D有限差分?jǐn)?shù)值模型,采用該方法確定了多種工況下隧道合理的支護(hù)時機(jī)。研究結(jié)果表明,圍巖特征曲線的形狀和斜率受圍巖級別和隧道埋深的影響較大;以單元狀態(tài)指標(biāo)ZSI與圍巖位移速率相印證,可以增加支護(hù)時機(jī)選擇的準(zhǔn)確性,為隧道支護(hù)時機(jī)的選擇方法提供了一種新思路;計算所得的支護(hù)與掌子面的控制間距對實際工程起到很好的指導(dǎo)作用。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1圍巖與支護(hù)相互作用關(guān)系示意圖

收斂-約束法的理論基礎(chǔ)包含圍巖特征曲線(GroundResponseCurve,GRC)、支護(hù)特征曲線(SupportReactionCurve,SRC)和縱向變形曲線(LongitudinalDeformationProfile,LDP)。其中,圍巖特征曲線和....

圖2應(yīng)力空間上應(yīng)力點狀態(tài)

彈性階段單元的破壞服從Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則,應(yīng)力空間中的屈服面如圖2所示。其中,P為應(yīng)力空間中任意一點,坐標(biāo)為(σπ,τπ);O′為等傾線與π平面的交點,視為相對最安全的參考點,坐標(biāo)為(σπ,0);D點為O′P的延長線與BAC平面的交點,D點位于屈服面上,坐標(biāo)為(σπ....

圖3GRC曲線與LDP曲線對應(yīng)關(guān)系

將應(yīng)力釋放率與空間效應(yīng)相結(jié)合,計算隧道進(jìn)行支護(hù)時與掌子面之間的距離。圍巖縱向變形曲線(LDP)直觀地展現(xiàn)了隧道開挖的空間效應(yīng),反應(yīng)出與掌子面不同間距處隧道斷面的位移,可利用三維數(shù)值計算得出。圍巖特征曲線(GRC曲線)又反應(yīng)了應(yīng)力釋放率與圍巖位移之間的關(guān)系。由此可以利用相同的變量圍....

圖5各工況下圍巖特征曲線

利用FLAC3D內(nèi)置的Fish語言,在開挖后的隧道洞周節(jié)點添加不同大小(λ=0～100%)的虛擬支撐力來模擬圍巖應(yīng)力逐漸釋放的過程,計算得到不同應(yīng)力釋放率下的圍巖位移值,從而得出圍巖特征曲線,結(jié)果見圖5。對比工況1、3或工況2、4可知,相同埋深下,圍巖性質(zhì)越好,其圍巖特征曲線越接....

本文編號：3942134