大跨度公路隧道动态施工围岩稳定性数值分析

• 作 者: 李军
• 发表日期: 2006年01期
• 关键词: 大跨度公路隧道 有限元 围岩 稳定性 破坏机制

随着我国高等级公路建设的快速发展,公路隧道特别是大跨度公路隧道也越来越多。公路隧道施工过程中,洞室周围岩体发生应力重分布作用,当这种重分布应力超过围岩的强度极限时,将造成围岩的失稳破坏。因此,隧道施工过程中洞室围岩稳定性评价与支护结构受力状态的研究显得日益重要。 广东龙头山隧道为国内最大的双向分离式单洞四车道隧道,最大开挖跨度21.1m,最大开挖高度13.2m。本文结合龙头山隧道工程,以大跨度公路隧道围岩稳定性评价为主线,以保护围岩的自稳和指导施工为目的,采用定性评价和定量评价、整体评价和局部评价相结合的方法,对隧道围岩稳定性开展了系统的研究。首先,对大跨度公路隧道力学特性和围岩稳定判据进行了研究,确定了本文采用的围岩稳定性判别依据。其次,从影响隧道围岩稳定性的工程地质因素入手,对围岩的变形破坏机制进行了分析和探讨,确定了岩体坚硬程度、结构面发育程度、软弱结构面特性是影响龙头山隧道围岩稳定性的主要影响因素。最后,通过对隧道施工过程中围岩稳定性与支护结构相互作用的机理的深入分析,建立了隧道施工过程的空间计算模型,用三维弹塑性有限单元法对隧道Ⅲ类围岩段施工过程围岩稳定性和安全性进行分析,分析施工过程中围岩的位移、应力、应变变化规律,得出了一些有益的结论,对大跨度隧道施工过程中的围岩稳定性和安全性评价有一定指导意义。