【摘 要】
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作为平面交叉隧道的一种结构形式,横通隧道在建设过程中必然会面临最优交叉角的选择及交叉隧道围岩变形和稳定性的研究问题。本文以大连地铁促春站至春光街站区间横通隧道建
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作为平面交叉隧道的一种结构形式,横通隧道在建设过程中必然会面临最优交叉角的选择及交叉隧道围岩变形和稳定性的研究问题。本文以大连地铁促春站至春光街站区间横通隧道建设工程为研究背景,利用有限差分软件FLAC3D对0°～90° 7种不同交叉角度交叉隧道进行数值模拟分析,研究了不同角度横通隧道近接主隧道施工时交叉隧道围岩及支护结构的应力、应变、塑性区的变化规律,并与现场实测结果进行对比分析。主要研究工作及取得的成果有:(1)依据隧道近接施工理论,将横通隧道近接施工对主隧道围岩及支护结构的影响分为三个影响分区:强影响区、弱影响区、无影响区。三个影响分区的影响范围随着横通隧道开挖角度的减小而增大。(2)不同角度交叉隧道地表、拱顶、拱底、拱腰的变形随着横通隧道开挖角度的不同而发生规律性的变化,15°～45°横通隧道对主隧道的扰动较明显,60°～90°横通隧道的扰动较小,在横通隧道开挖角度的选择上应尽量大于45°;交叉隧道锐角侧围岩所受的扰动比钝角侧大;受横通隧道开挖的影响,主隧道围岩随着影响分区的不同而产生不同程度的再次扰动,主隧道围岩竖向变形与横向变形最大值均出现在强影响区距交叉隧道中心一定距离,且横通隧道开挖角度越小,离交叉点中心越远;受主隧道支护的影响,横通隧道围岩的整体变形量比主隧道要小。(3)不同角度交叉隧道围岩、初期支护、二次衬砌的最大与最小主应力随着横通隧道开挖角度的减小而增大;交叉隧道初期支护结构承受的围岩应力明显大于二次衬砌,拉应力最大值出现在交叉隧道交叉点中心附近的拱顶与拱底位置;洞室周边围岩及二次衬砌主要承受压应力,压应力最大值出现在交叉隧道强影响区的拱腰处。(4)交叉隧道围岩的塑性区范围随着横通隧道开挖角度角度的减小而增大;交叉隧道锐角侧围岩的塑性区的范围要明显大于交叉隧道钝角侧;受横通隧道开挖的影响,主隧道围岩右侧的塑性区范围要大于左侧。
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