某隧道岩体初始地应力场有限元反演分析

５）监控量测。对每个悬臂浇筑节段，按六个工况观测高程： ａ．浇筑混凝土前；ｂ．浇筑混凝土后；ｃ．预应力张拉前；ｄ．预应力张 拉后；ｅ．挂篮移动前；ｆ．挂篮移动后。同时还校核已浇相邻节段的
标高，观测预拱度变化趋势；在浇筑混凝土前和挂篮移动后测量 一次中线。 ４质量措施
１）加强高程、轴线及挠度测量，每段箱梁施工后，整理出挠度 曲线，以便决定下一段施工底模标高的调整。２）梁段混凝土终凝 ４ ｈ～６ ｈ后，及时将接头面全部凿毛，以保证新旧混凝土的连接。 ３）挂篮移动时按梁段长度、所处的曲线半径以及挂篮前后结构情 况，精确计算确定前后支座横移量，就位以后进行校正，确保线型 正确。４）合龙前，相接的两个Ｔ构最后２段一３段，在立模时进 行联测，以保证合龙精度。 ５结语
拟的方法，结合岩体自重、构造应力及河谷下切等多种影响因素，对初始地应力进行了反演分析，以使所求应力值在测点
、
的计算值和实测值达到较好的拟合。
关键词：隧道，地应力反演，有限元
中图分类号：Ｕ４５２．１２
文献标识码：Ａ
在地壳形成及后期发展演变的漫长过程中，由于构造运动、 地下水作用、地温等外在影响，在地质体内部产生了复杂的初始 地应力场。这种初始地应力是山岭隧道围岩稳定性的主要影响 因素之一，直接关系到隧道开挖后支护参数的选取以及可能发生 的典型灾害，如岩爆、大变形等。 １现阶段初始地应力获取方法
［Ｊ］．隧道建设，２００４（４）：６－８． ［２］ 余卫平，杨建，汪小刚．峡谷地区大型地下洞室群岩体初始
地应力场反演分析［Ｊ］．水文地质工程地质，２００ｒ７（２）：２０．２４． ［３］ 李碌．连拱隧道围岩应力二次分配影响的控制［Ｊ］．山西
建筑，２００７，３３（１６）：３３３．３３４．
Ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｉｎｉｔｉａＩ ｅａｒｔｈ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓｅｓ ｏｆ ｏｎｅ ｔｕｎｎｅｌ
３）边跨合龙。边跨合龙在最末悬浇段和边跨直线段完成后 进行，采用支架法施工，浇筑前在最末悬浇段加配重，配重同合龙 段重量。安装相应预应力钢束，选择较低温度浇筑；浇筑混凝土 时边浇筑边解除配重，待混凝土强度达到设计要求后，张拉相关 钢柬，注浆封锚；拆除支架完成第一次体系转换。
４）中跨合龙。中间合龙段在边跨合龙并完成第一次体系转 换后进行浇筑。于合龙段两侧安装吊篮，安装水平劲性骨架，绑 扎钢筋安装管道；浇筑前，拨出所有内衬管，穿好钢束，于两悬臂 末端处进行压重，配重同合龙段重量，选择一天中最低温度浇筑， 浇筑时逐级解除配重。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｒｍｄ，ｅａｒｔｈ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆｉｎｉｔｅ ｄｍａｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
万方数据
某隧道岩体初始地应力场有限元反演分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
赵宇， ZHAO Yu 成都理工大学,四川成都,610059
结合渝沙高速公路共和隧道地应力量测资料,通过调整多种组合的侧压系数,获得隧址区山体多组地应力.将每一组侧压系数下获得的测试段地应力 ,利用横观各向同性弹塑性本构模型对测试段层状岩体进行计算,并将计算的结果与实测结果对比分析,确定出隧址区山体合理的侧压系数,从而得到了隧 道轴线方向的初始地应力大小和方向,研究表明,隧道轴线初始地应力与隧道的埋深和地形地貌有关,靠山侧初始地应力大于靠河侧,最大初始地应力主要 集中在埋深500～1 000m,即K41+500～K43+000里程段,最大初始地应力为19.7MPa,与水平面的夹角为-71.58°.这为隧道设计和施工提供了重要的基础资 料.
ｓ１：蛸ｖａｌｕｅ ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｅａｒｔｈ ｓｔｒｅ黛ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｒｅｇｉｏｎ．ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ
ｉｎ ｔｈｅ
ｍｅａｂ＇ｕｒｌｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｂｅｔｔｅｒ ｆｉｔｔｅｄ．
平阿高速公路园艺场跨线桥悬臂浇筑施工取得好的应用效 果，作为青海省境内第一座悬臂浇筑桥，不仅内在质量符合设计 要求，而且外观质量在平阿高速公路所有桥梁中也是最好的，是 竣工验收评分为全线最高分的单位工程，受到建设单位和监理单 位的一致好评。该桥创下了目前国内采用悬臂浇筑桥梁中半径 小、超高大之最，为同类桥型悬灌施工积累了一定的经验。 参考文献： ［１］徐永煌．预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工控制研究［Ｊ］．
某拟建隧道隧址区地处构造剥蚀深切割中山峡谷地带。全 长９．４ ｋｍ，最大埋深１ １００ ｍ，穿越寒武纪变质砂岩、板岩；奥陶纪
行走程序如下：根据横坡找平桥梁顶面、铺设钢枕及轨道。放松 底模架，在底模架后横梁两侧的吊耳与外侧模走行梁之间安装倒 链，将底模架悬挂在走行梁上。拆除后吊带与底模架的连接，解 除挂篮后端锚固螺杆。轨道顶面安放两个倒链，在轨道上标计好 前支座的位置。倒链牵引前后支座使挂篮、底模架、外侧模一起 向前移动，移动时挂篮后部设保险倒链。就位后安装后吊带，与 已浇段临时固结，将底模架吊起，在已浇梁段上安装外侧模滑移 梁后吊轮。用全站仪放样，调整挂篮位置及标高。
第３５卷第４期 ２ ０ ０ ９年２月
山 西建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ，ＣＦＵＲＥ
Ｖ０１．３．５ Ｎｏ．４ Ｆｅｂ．２００９
·３３７·
文章编号：１００９—６８２５｛２００９｝０４－０３３７－０２
某隧道岩体初始地应力场有限元反演分析
赵宇
摘要：首先对隧道初始地应力以及目前的获取方法做出概况性的阐述，同时，以某隧道工程为实例，通过有限元数值模
蜀ｆ瑚Ｙｕ
．
Ａ陋咖：Ｔ｝ｌｉｓ ｓ嗡ａｔ ｐａｐｅｒ ｆｉｒｓｔｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ９１伽ｌ】ｄ ｓｔｒｅ鲻ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ格ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｃ【ｌｓ ｈｏｗ ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ
ｐｒｅｓｅｌｌｔ．Ｔｈｅｎ ｔａｋｅ
ａ ｔｕｎｎｄ ｐｒｏｊｅｃｔ ａＮ ｉｎｓｔａｎｃｅ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕｅ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｄｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｖｉｔｙ，ｔｅｃｔｏｇｅｎｅｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＣＵｔ ｏｆ ｆｉｖｅｒ，
围４ 隧道通过部位剖面最大主应力盯。变化曲线（左侧为东，右侧为西）
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主应力，并在坡脚处有应力集中现象。在山体浅部，应力场逐渐 变为斜坡应力场。２）断层对其附近应力场有一定影响，有应力降 低、集中现象，断层带内应力降低，断层带两侧形成应力局部增高 带。３）隧道两端浅埋段，最大主应力为近水平方向，垂直应力较 小，表明应力场是以水平应力为主的构造应力场；两端坡脚水平 应力集中现象较明显，出现较大的水平应力。沿隧道轴线，最小 主应力随山体地形和断层影响而呈锯齿状增加。４）隧道深埋超 过７００ ｍ左右，近垂直应力成为最大主应力，过渡到重力场叠加 构造应力的应力场。最大主应力量级较高，基本上为２０ ＭＰａ～ ２５ ＭＰａ左右，隧道中部受地形和断层影响，出现振荡，变化幅度 较大，为１９ ＭＰａ～３５ ＭＰａ。最小主应力也出现波动，隧道中段附 近受断层影响起伏较大，为１０ ＭＰａ～１８ ＭＰａ，均值约１６ ＭＰａ。 参考文献： ［１］金艳丽，刘汉东．初始地应力场反演及回归分析方法研究
3.李碌 连拱隧道围岩应力二次分配影响的控制[期刊论文]-山西建筑 2007(16)
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1.期刊论文 夏彬伟.李晓红.韩昌瑞.康勇.XIA Bin-wei.LI Xiao-hong.HAN Chang-rui.KANG Yong 深埋隧道层状岩
体地应力反演研究 -水文地质工程地质2009,36(4)
隧道模型剖面见图１。初始状态模型上表面为自由表面，底 部约束垂直方向位移；模型隧道进口侧约束水平方向位移，同时 在隧道出口侧施加水平构造应力盯构。河谷下切成坡过程用四步
由上至下的“开挖”来模拟，其中初始状态的计算模型上表面相当 于海拔高程２ ５００ ＩＴｔ，基本与隧道所切剖面最高峰的高程相一致， 代表了隧址区内两大河流河谷下切前的最后一级区域夷平面１２］。 为减少应力集中造成的影响，在隧道所在剖面进、出Ｉ＝Ｉ两侧各加 长４００ ｍ，隧道底部加厚５００ ｍ，计算域为１８ ０００ ｍＸ２ ０００ ｍ（宽 ×高），单元数为２ ７７３个、节点数为８ ６３０个。按现在地形地貌 特征，模拟隧址区内两大河流不同的下蚀阶段，第一次下切深度 ４００ ｍ，第二次下切４００ ｍ，第三次下切４００ ｍ，最后下切至现在地 形线，完成下切模拟，其最终状态的计算模型单元数为１ ５１３个、 节点数为４ ８４８个（见图１）。
山西建筑 SHANXI ARCHITECTURE 2009，35(4) 0次
参考文献(3条)
1.金艳丽.刘汉东 初始地应力场反演及回归分析方法研究[期刊论文]-隧道建设 2004(04) 2.余卫平.杨建.汪小刚 峡谷地区大型地下洞室群岩体初始地应力场反演分析[期刊论文]-水文地质工程地质
2007(02)
山西建筑，２００７，３３（２９）：３２４．３２５．
Ｔｈｅ ｐｏｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｒａｄｉｕｓ ｆｉａｔ Ｃｌｌｒｖｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ
ＬＩＮ Ｌｉ－ｊ－ｎ
Βιβλιοθήκη Baidu
ｏ啷ｂｒｉｄｇｅ Ａｂｓ缸锄ｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｇａｒｄｅｎ ｓｐｏｔ
万方数据
．３３８．
２第０３５０卷９＃第２４期）目
山 西建筑
碎屑岩、页岩；志留纪泥岩夹砂岩；泥盆纪碳酸盐；石炭纪玄武岩； 二叠纪碳酸盐；第三纪灰岩；第四纪覆盖物及燕山期、喜山期岩浆 岩，岩性十分复杂。受多期构造应力叠加影响，测区内断裂、断 层、褶皱发育，深大断裂挽近期多次活动，构造裂隙发育，岩体破 碎，多呈块体状、板片状，完整性差，空间上呈明显的各向异性。 为对整个工作区域的应力场情况进行预测与评价，在地应力实测 点资料的基础上，建立计算模型，采用地质过程动态模拟的有限 元数值分析方法，对工程区隧道岩体地应力场的形成演化规律与 空间发育分布规律进行了数值模拟分析，获得了对工程区岩体初 始应力场全面、系统的认识。 ２．２有限元模型建立
地应力的获取最直接的办法是现场实测，目前常用的方法有 声发射Ｋａｉｓｅｒ效应法、水压致裂法、应力解除法等，但由于时间和 经费的原因，现场测量往往只能选取某些典型测点进行测量，不 能大范围应用。因此，根据现场量测信息来反演初始地应力和岩
体参数的反分析方法，为研究工程区初始地应力场提供了一条有 效的路径ｕＪ。初始地应力的计算方法大致有以下几种…：Ｉ）边界 荷载调整法；２）应力函数法；３）有限元数学模型回归分析法；４）三 维有限元反演分析法等。其中边界荷载调整法按照假定的计算域 调整边界荷载，利用有限元求解域内的构造应力场和重力场。经 过试算使所求应力值在测点的计算值和实测值达到较好的拟合。 ２地应力反演工程实例 ２．１工程概况
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｉｎｇ－Ａ ｏｌ：ｐｌ－ｅｓｓ ｈｉｇｈｗａｙ。ｔｈｅ ｐｏｕｔｉｎｇ ｔｘｍｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｎ坨ａ鲺】ｒｅｓ ｓｈｏｕｌｄ
ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒⅥ删ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ。Ｔｈｅ ｂｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｌｌ ｓｍａｌｌ ｒａｄｉｕｓ ｆｌａｔ ＣＨＩｖｅ ｏｏｎｔｉｔｍｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ
ｐｒａｃｔｉｃｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｐｏｕｎｎｇ ｅｏｎａｔｒｕｃ·
ｔｉｏｎ ｈａｄ ｂｅｔｔｅｒ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｆｆｅｃｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｌｌ ｒａｄｉｕｓ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｅｄ ｂｒｉｄｇｅ，ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
收穑日期·．２００８—１０－０７ 作者简介：赵宇（１９８３一），男，成都理工大学岩土工程专业硕士研究生，四川成都６１００５９
圈ｌ 隧道有限元数值分析模型的初始状态及其网格剖分
图２ 隧道最大主应力（盯。）等值线图
图３ 隧道最小主应力（一，）等值线图
有限元模型计算中介质参数按照不同岩层来取，参照相关试
验报告以及工程地质类比，初步确定模型中介质参数。
；ｌ。／舔娟１ｒ忒＾皿Ｐ吣～．塞Ｓ ．
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