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高地应力软岩隧道不同施工方法数值模拟变形分析研究_论文

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第62卷 第 5 期 2018年 5 月 文章编号:1004 2954(2018)05 0116 04 铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN Vol.62 No.5 May 2018 高地应力软岩隧道不同施工方法 数值模拟变形分析研究 黄 俊 以 3 ,梁 庆 国 以 3 , 岳 琳 琳 以 3 ,樊 纯 坛 以 3 (1. 土木工程国家级实验教学示范中心(兰州交通大学);2郾甘肃省道路桥梁与地下工程 重点实验室,兰 州 730070;3.兰州交通大学土木工程学院,兰 州 730070) 摘 要 :结合木寨岭隧道的实际施工方法,采用三维有限元软件Midas/GTS,分别对隧道的4 种施工方法进行数值 模拟,4 种施工方法分别为全断面法、二台阶法、三台阶法和超前导洞扩挖法。选取适当的物理力学参数进行数值 建模,从模拟结果中提取拱顶沉降、水平收敛、隧道应力、塑性区等数据进行对比分析,从而得出最优的施工方法, 即适用于高地应力软岩隧道的施工方法,以及相应的支护措施。并在讨论部分引用类似状况隧道实测数据进行对 比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力软岩隧道设计施工提供一定的参考。 关键词:高地应力;软岩;数值模拟;施工方法;变形 中图分类号:U455. 4 文献标识码:A DOI:10.13238/j.issn.1004-2954. 201706060007 Numerical Simulation Analysis of High Ground Stress Soft Rock Tunnel Deformation Subject to Different Construction Methods HUANG jun1,2,3, LIANG Qing-guo1,2,3, YUE Lin-lin1,2,3, FAN Chun-tan1,2,3 (1. National Demonstration Center for Experimental Civil Engineering Education (Lanzhou Jiaotong University); 2. School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070,China; 3. School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070,China) Abstract: Combined with the actual construction method of the Muzhailing tunnel, the three-dimensional finite element analysis software MIDAS-GTS is used to simulate and analyze four different tunnel construction methods,which are full face method,two-step method,three-step method,pilot heading and expanding excavation method. Appropriate physical and mechanical parameters are selected to establish the model,from which data are extracted such as vault settlement,horizontal convergence, tunnel stress, plastic zone to obtain the optimal construction method suitable for high ground stress soft rock tunnel construction and corresponding support measures. Similar tunnel test data are quoted and compared to verify the rationality and correctness of the numerical simulation,which may serve as reference for design and construction of high ground stress tunnels. Key words: High ground stress ;Soft rock ;Numerical simulation ;Construction method; Deformation 随 着 我 国 经 济 的 高 速 发 展 ,铁 路 网 建 设 逐 渐 提 上 日程,在铁路修建过程难免会遇到地质条件恶劣、隧道 围 岩 破 碎 、穿 越 高 地 应 力 地 区 的 情 况 ,在高地应力地区 收 稿 日 期 :2017 06 06;修 回 日 期:2017 07 15 RJIA 基 金 项 目 :国家自然科学基金项目(41562013,41262010);甘肃省基础 研究创新群体资助(145 332) E mail qq com 作 者 简 介 :黄 俊 (1991一 )男,硕士研究生,主要从事隧道与地下工程 结构稳定分析研究,- :807396535@ . - E mail lqg com 通讯作者:梁庆国(1976— ),男,教授,博士,主要从事岩土与地下工程 方面教学与研究工作, - : _39@163. 。 修建隧道,控 制 隧 道 变 形 是 隧 道 开 挖 的 重 难 点 [|],所 以 ,选取恰当的施工方法就可以很好的控制变形。常 用隧道开挖方法有全断面法、台 阶



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