云南某浅埋隧道开挖模拟分析研究
合集下载
某浅埋偏压隧道开挖顺序的数值模拟研究
３ ． １ 位 移分析
图 ２是工况一右洞开挖后 围岩 ｌ ， 方向的位移分布 图。从 图 ２
中可 以看 出， 施工时需注意地表和拱顶下沉 以及仰拱隆起 。
２ 数值 模拟 ２ ． １ 计 算模 型建 立与 参数 选取
本文基 于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件对 隧道 开挖 过程进 行模 拟 ， 依 照设计
行了数值模拟 ， 分析 了围岩的位移 、 应 力以及初期支护结构 中的内力分布 ， 通过 对比研究 ， 确定 了先施作 埋深较 深的洞 ， 再施 作浅 埋洞作 为该隧道的最优施工方案 ， 对类似 的其他浅埋偏压隧道 的施工具有一定 的借鉴 意义 。 关键 词 ： 浅埋隧道 ， 偏压 ， 开挖顺序 ， 数值模拟
侧右洞的开挖支护 。工况一 的具体实 施步骤为 ： １ ） 计算 自重应力 场； ２ ） 内洞上台阶开挖 ； ３ ） 内洞上 台阶初期 支护 ； ４ ） 内洞下 台阶开 挖； ５ ） 内洞仰拱 浇筑 ； ６ ） 外洞 上 台阶开 挖 ； ７ ） 外洞上 台阶初 期支
护； ８ ） 外洞下 台阶开挖 ； ９ ） 外 洞仰 拱浇筑 。工况 二的 实施工 艺 同 工况一 ， 只是 先开挖外洞 ， 后开挖 内洞 。
洞的开挖支护 ； 工况二 ： 先进行外侧左 洞的开挖 支护 ， 然后进 行 内
非 常浅且围岩风化 严重 ， 结合 实 际条件 ， 采 用三 台 阶法施 工 。由
于左右两洞的净距较小 ， 约为 １ ０ ｍ， 属小间距隧道 ， 左右洞 施工时 会 相互产生影响 。因此有必要对隧道的开挖 过程进行 模拟计
山地貌 ， 海拔 高程一般 约为 ５ ８ ６ ｍ 一８ ４ ６ ｍ， 一 般 切 割 深 度 约 ２ ０ ０ ｍ， 经过区域地表整体起伏较大 。 隧道进洞 口所在 为斜坡 ， 坡角 在 ３ ５ 。～４ ０ 。 ， 使隧 道呈现 明显
深埋与浅埋隧道分界理论分析方法的研究
中图分 类 号 ： Ｕ ４ ５ １ 文 献标 识 码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ － １ ９ ９ ５ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ ９ 深埋 、 浅 埋 隧道 的界 定 确 定 了 隧道 衬砌 结 构 设 计 ２ ０ ０ ２年 ， 黄 子平 等 对 洞 室拱 部 自然拱 的形成 机
铁
２ ０ １ ３年 第 １ ２期
道
建
筑
２ ７
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ － ０ ０ ２ ７ — ０ ５
深埋 与 浅 埋 隧道 分 界 理 论 分 析 方 法 的研 究
分析 确 定拱体 的 内外 边 界 ， 并 用数 值 分 析 方 法 分 析 了
岩性 和 水平 应力 对压 力 拱 的位置 和形状 的影 响 。２ ０ ０ ６
年， Ｌ ｉ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｌ ｉ ｎ 回顾 了压力 拱 的概 念 ， 并将 压 力 拱 的
概念 应 用 于深埋 地 下金 属 矿 不 稳 定 洞 室 的 支 护设 计 。 ２ ０ ０ ７年 ， 汪 成兵 。 。 在模型试验结果的基础上 ， 提 出 了 围岩动 态压 力拱 理论 ， 认 为 隧道开 挖及 塌方 后 ， 在塌 落 拱 外存 在一 压 力拱 ， 且 压 力 拱 随 着 隧道 塌 方 的发 展 而 逐 渐 向外扩 展 ， 压力 拱 内 的围岩切 向应力减 小 ， 并 以此 作 为压 力拱 边 界 的判别 标 准 。２ ０ ０ ８年 ， 梁 晓丹 等 对 压 力拱 与 围岩 变形 的关 系进 行 研 究 ， 并 探 讨 了节 理 倾 角、 间距 对 压 力 拱 的 位 置 、 形 态及 拱体 厚度 的影 响。 ２ ０ ０ ９年 ， 王云 飞等 利用 数值 分 析方 法 对 不 同开 挖 方 式 下压 力拱 的发展演 变 过程 进行 了初 步分 析 。 隧道 支护 体 系设 计 理念 的革 新 与 围岩 压力 拱 的认 识 有关 ， 例 如 在 新 奥 法 发 展 阶段 ， 腊布 希维兹 （ Ｌ ＿ Ｖ． Ｒ ａ ｂ ｃ ｅ ｗ ｉ ｃ ｚ ） 、 米勒 （ Ｌ ． Ｍ ｔ ｉ ｌ ｌ ｅ ｒ ） 等 人 认 为 隧 道 周 围存 在 承 载地 基 环 ； 在 Ａ Ｄ Ｅ Ｃ Ｏ — Ｒ Ｓ工 法 形 成 过 程 中 ， 压 力 拱
铁
２ ０ １ ３年 第 １ ２期
道
建
筑
２ ７
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ － ０ ０ ２ ７ — ０ ５
深埋 与 浅 埋 隧道 分 界 理 论 分 析 方 法 的研 究
分析 确 定拱体 的 内外 边 界 ， 并 用数 值 分 析 方 法 分 析 了
岩性 和 水平 应力 对压 力 拱 的位置 和形状 的影 响 。２ ０ ０ ６
年， Ｌ ｉ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｌ ｉ ｎ 回顾 了压力 拱 的概 念 ， 并将 压 力 拱 的
概念 应 用 于深埋 地 下金 属 矿 不 稳 定 洞 室 的 支 护设 计 。 ２ ０ ０ ７年 ， 汪 成兵 。 。 在模型试验结果的基础上 ， 提 出 了 围岩动 态压 力拱 理论 ， 认 为 隧道开 挖及 塌方 后 ， 在塌 落 拱 外存 在一 压 力拱 ， 且 压 力 拱 随 着 隧道 塌 方 的发 展 而 逐 渐 向外扩 展 ， 压力 拱 内 的围岩切 向应力减 小 ， 并 以此 作 为压 力拱 边 界 的判别 标 准 。２ ０ ０ ８年 ， 梁 晓丹 等 对 压 力拱 与 围岩 变形 的关 系进 行 研 究 ， 并 探 讨 了节 理 倾 角、 间距 对 压 力 拱 的 位 置 、 形 态及 拱体 厚度 的影 响。 ２ ０ ０ ９年 ， 王云 飞等 利用 数值 分 析方 法 对 不 同开 挖 方 式 下压 力拱 的发展演 变 过程 进行 了初 步分 析 。 隧道 支护 体 系设 计 理念 的革 新 与 围岩 压力 拱 的认 识 有关 ， 例 如 在 新 奥 法 发 展 阶段 ， 腊布 希维兹 （ Ｌ ＿ Ｖ． Ｒ ａ ｂ ｃ ｅ ｗ ｉ ｃ ｚ ） 、 米勒 （ Ｌ ． Ｍ ｔ ｉ ｌ ｌ ｅ ｒ ） 等 人 认 为 隧 道 周 围存 在 承 载地 基 环 ； 在 Ａ Ｄ Ｅ Ｃ Ｏ — Ｒ Ｓ工 法 形 成 过 程 中 ， 压 力 拱
对软弱浅埋偏压隧道施工工法的探讨
１ 超 前 地 质 预 报
的施工方案 ， 超前地质预报常用 的物 探方式主要有地质 素描、 地
质 雷 达 、红 外 探 测 和 超 前 地 质 钻 探 等 ，通 过 多 种 手 段 的 结合 应
（ ４ ） 大管棚钻进过程中 ， 应做好地质情况 的记录 ， 起到超前地
根据超前地质预测预报工作获取的地质信息 ， ‘ 进而调整隧道 质预 报 的作 用 。
心土法施工 ， 该方法重点介绍出洞的施工 ， 通过强超 前、 强支 护、 如果 出现这种情况， 要采用超前小导管配合支护。
增大预 留沉降量 、 调整 开挖方 向、 跳 打仰拱等 方法 ， 在 允 许 适 量 （ ２ ） 土质 围 岩 大 管 棚 钻 孔 应 采 用 干钻 ， 避 免 因水 钻 导 致 土 体
（ ３ ） 大管棚钻进时 ， 应 穿过软弱层， 打入坚硬岩层 中， 起 到“ 桥
短 台 阶 开 挖 一 增 加 临 时套 拱一 仰 拱 及 时 跟 进 一 二 衬 及 时跟 进 。 梁” 的作用。如果未打入坚硬岩层， 应核对设计地质情况， 必要时 下 面 从 施 工 流 程 逐 步 阐述 ： 提 出 设计 变 更 。
钻杆 内岩土结构 、 构造及水文地质判定前方围岩的性质 。一般取 棚一端支撑在导 向墙上 ， 另外一端随着开挖进度 ， 支撑在初支钢 隧道 断面 的三个 点， 中上部 、 左侧 、 右侧 ， 将 钻探 出的围岩 综合 对 拱架上 ， 如果仰拱和二衬没有及时跟进 ， 初 支钢 拱架将承受较大 比分析 ， 然 后按每 ２ ｍ一个断面记录其 围岩状况 。超 前钻 杆的长 的压力 ， 地基承 载力不够 ， 钢 拱架未封 闭成环 ， 导致大管棚 形成
对 于 洞 口段 ， 覆盖层较浅， 加 之 围岩 软 弱 ， 一 般 采 用 大 管 棚 技 安 全 。
浅埋隧道施工过程数值模拟分析
加 固 和堵 水 。
８大管棚 超前支 护 ， 并利 用小 导管 注浆 来对 土体 进行 预 特点而发展起来 的。城市 浅埋地 下 工程 的特点 主要 是 ： 覆土 薄 、 采取 机０
Ｆ Ａ ． Ｄ计算原理简介 差、 承载力小 、 变形 快 ， 特别是 初期增 长快 ， 稍有 不慎极 易产 生坍 ２ Ｌ Ｃ３
浅埋 暗挖 法是在新奥法原理 的基础上 ， 针对城 市地 下工程 的 地质 条件差 （ 多是 未 固结 的土 砂 、 性 土 、 细砂 等 ） 自稳 能力 粘 粉 、
塌或 出现过大的下沉 。浅埋暗挖法施 工步骤 ： 先打 设管棚或 者超
粘土 、 泥质粘 土组 成 ， 淤 岩体整 体稳 定性很 差 ， 地下 水位高 ， 工 施
原则 。
然 后通 过运 动方程在 时域 内进 行求 解。节 点运 动方 程可 表示 为
如 下形式
（） ￡
ａｆ — ｍ ， 。
１ 工程概 况
天津地铁车站风机房位于城市 ８车道交通线 的下面 ， 风机 该
房为平顶大跨结构 ， 挖宽度 １ ．４ｍ， 开 ４ ７ 开挖 高度 ６ ４１， ． １最小埋 １ 深为 １８ｍ～２ ０ｍ， ５跨 １ ， ． ． 分 ０部 结构如 图 ｌ 所示 。
信息进行指导 ， 这对施 工 的安全 与质量 都是 重要 的。概括 起来 ， 设有界 面单元 ， 可以模拟节理 、 断层 或虚 拟的物理边界等 。 就是“ 管超 前 ， 严注浆 ， 短开挖 ， 强支 护 ， 封闭 ， 量测” 快 勤 的十八 字 Ｆ Ａ ￣Ｄ以节点为计算对 象 ， Ｌ Ｃ３ 将力 和质 量均集 中在节点 上 ，
其 中 ， （） ￡ 为在 ｔ时 刻 ｌ 点 的在 方 向的不 平衡 力分 量 ， 节 可 由虚 功原理导出 ； 为 ｌ 节点的集 中质量 ， 在分析 静态 问题 时 ， 采用虚 拟质 量以保证数值稳定 ， 而在分析 动态 问题时则 采用实 际
８大管棚 超前支 护 ， 并利 用小 导管 注浆 来对 土体 进行 预 特点而发展起来 的。城市 浅埋地 下 工程 的特点 主要 是 ： 覆土 薄 、 采取 机０
Ｆ Ａ ． Ｄ计算原理简介 差、 承载力小 、 变形 快 ， 特别是 初期增 长快 ， 稍有 不慎极 易产 生坍 ２ Ｌ Ｃ３
浅埋 暗挖 法是在新奥法原理 的基础上 ， 针对城 市地 下工程 的 地质 条件差 （ 多是 未 固结 的土 砂 、 性 土 、 细砂 等 ） 自稳 能力 粘 粉 、
塌或 出现过大的下沉 。浅埋暗挖法施 工步骤 ： 先打 设管棚或 者超
粘土 、 泥质粘 土组 成 ， 淤 岩体整 体稳 定性很 差 ， 地下 水位高 ， 工 施
原则 。
然 后通 过运 动方程在 时域 内进 行求 解。节 点运 动方 程可 表示 为
如 下形式
（） ￡
ａｆ — ｍ ， 。
１ 工程概 况
天津地铁车站风机房位于城市 ８车道交通线 的下面 ， 风机 该
房为平顶大跨结构 ， 挖宽度 １ ．４ｍ， 开 ４ ７ 开挖 高度 ６ ４１， ． １最小埋 １ 深为 １８ｍ～２ ０ｍ， ５跨 １ ， ． ． 分 ０部 结构如 图 ｌ 所示 。
信息进行指导 ， 这对施 工 的安全 与质量 都是 重要 的。概括 起来 ， 设有界 面单元 ， 可以模拟节理 、 断层 或虚 拟的物理边界等 。 就是“ 管超 前 ， 严注浆 ， 短开挖 ， 强支 护 ， 封闭 ， 量测” 快 勤 的十八 字 Ｆ Ａ ￣Ｄ以节点为计算对 象 ， Ｌ Ｃ３ 将力 和质 量均集 中在节点 上 ，
其 中 ， （） ￡ 为在 ｔ时 刻 ｌ 点 的在 方 向的不 平衡 力分 量 ， 节 可 由虚 功原理导出 ； 为 ｌ 节点的集 中质量 ， 在分析 静态 问题 时 ， 采用虚 拟质 量以保证数值稳定 ， 而在分析 动态 问题时则 采用实 际
浅析廖廓山隧道浅埋暗挖法施工
程概况
做 管 棚导 向墙 。 明 、 洞 交 界处 放 出 套拱 于 暗 大 样 ， 事 先 加 工好 的 Ｉｌ 工 字钢 自明 暗 用 ８ 洞 交 界 处 向 明 洞 方 向 立 ３ 间 距 ６ ｃ 的 工 榀 ０ｍ 字 钢 ， 架 间 以 ２ 钢 筋 纵 向 连 接 ， 接 拱 ２ 焊 ２ ｍ长 中１ Ｏ 向管 ， 向 管 支撑 稳 固后 ， ４导 导 进
２ 工程地质分析
到 拱 部 的 顺序 钻 进 开 钻 时 ， 钻 杆（ 将 每一 根 长 １ ） 冲 击 钻 头 由 孔 口管 内 装 进 ， 低 米 及 先 速低压送风钻孔 ， 成孔后 ， 加速加压 。 等 再 ④扫 孔 ： 用长 度 不小 于２． ｍ的 击８ ｍｍ岩 芯 ５ ９ 管进行扫孔 ， 目的 是 清 除 孔 内 岩 碴 和 顺 通 孔 道 。 管件 制 作 ： 管 棚采 用 中 ｌ ８ ｍ热 ⑤ 长 ０ｒ ａ 轧 无 缝 钢 管 在 加 工 车 间 分 节 制 作 ， 管 壁 沿
地 震 动 峰 值 加 速 度 为０ １ （ ｉ ） 隧 道 已 ． ５ｖｉ度 、 本工程为 曲靖市 廖廓 南路南延 长线 ， 按 要求进行地震设防 。 曲靖 市 廖 廓 公 园 左 侧 ， 长 约 ８ ９ ， 桥 全 ７米 为 隧 结 合 方 案 ， 道全 长 约 ３ ０ ， 宽 ２ ． ２ ４ 工 程技术 、 隧 ３米 净 Ｏ ８ 难点分析 米 ； 双 向 ４车 道 连 拱 隧 道 ， 计 速 度 ： 为 设 （） １线路 较 短 ， 长 ８ ８． ９ ， 全 ７ ５ ｍ 工程 施 工 ４ ｋ ｈ。 道 进 口里 程 Ｋ０ ９ ， 口里程 场 地 较 集 中 ， 要 集 中 在 寥 廓 山隧 道 进 出 ０ ｍ／ 隧 ＋０ ２ 出 主
用 Ｚ５ ５ Ａ型 台 式 多 用 钻 床 加 工 孔 径 ５ ２ －２ ｍｍ
做 管 棚导 向墙 。 明 、 洞 交 界处 放 出 套拱 于 暗 大 样 ， 事 先 加 工好 的 Ｉｌ 工 字钢 自明 暗 用 ８ 洞 交 界 处 向 明 洞 方 向 立 ３ 间 距 ６ ｃ 的 工 榀 ０ｍ 字 钢 ， 架 间 以 ２ 钢 筋 纵 向 连 接 ， 接 拱 ２ 焊 ２ ｍ长 中１ Ｏ 向管 ， 向 管 支撑 稳 固后 ， ４导 导 进
２ 工程地质分析
到 拱 部 的 顺序 钻 进 开 钻 时 ， 钻 杆（ 将 每一 根 长 １ ） 冲 击 钻 头 由 孔 口管 内 装 进 ， 低 米 及 先 速低压送风钻孔 ， 成孔后 ， 加速加压 。 等 再 ④扫 孔 ： 用长 度 不小 于２． ｍ的 击８ ｍｍ岩 芯 ５ ９ 管进行扫孔 ， 目的 是 清 除 孔 内 岩 碴 和 顺 通 孔 道 。 管件 制 作 ： 管 棚采 用 中 ｌ ８ ｍ热 ⑤ 长 ０ｒ ａ 轧 无 缝 钢 管 在 加 工 车 间 分 节 制 作 ， 管 壁 沿
地 震 动 峰 值 加 速 度 为０ １ （ ｉ ） 隧 道 已 ． ５ｖｉ度 、 本工程为 曲靖市 廖廓 南路南延 长线 ， 按 要求进行地震设防 。 曲靖 市 廖 廓 公 园 左 侧 ， 长 约 ８ ９ ， 桥 全 ７米 为 隧 结 合 方 案 ， 道全 长 约 ３ ０ ， 宽 ２ ． ２ ４ 工 程技术 、 隧 ３米 净 Ｏ ８ 难点分析 米 ； 双 向 ４车 道 连 拱 隧 道 ， 计 速 度 ： 为 设 （） １线路 较 短 ， 长 ８ ８． ９ ， 全 ７ ５ ｍ 工程 施 工 ４ ｋ ｈ。 道 进 口里 程 Ｋ０ ９ ， 口里程 场 地 较 集 中 ， 要 集 中 在 寥 廓 山隧 道 进 出 ０ ｍ／ 隧 ＋０ ２ 出 主
用 Ｚ５ ５ Ａ型 台 式 多 用 钻 床 加 工 孔 径 ５ ２ －２ ｍｍ
FLAC3D在浅埋隧道稳定性分析中的应用
分布及变形情况 ， 评价其在开挖及 支护过程 中的围岩稳定性 。
关键词 ＦＡ ３ Ｌ Ｃ Ｄ浅埋隧 道 稳定性 分析 应用
绘 制 或 以文 件 形 式 创 建 和 输 出打 印 多 种 形 式 的 图
１ ＦＡ ３ Ｌ Ｃ Ｄ简 介
ＦＡ ３ Ｌ Ｃ Ｄ不 同 于其 他 有 限 元 程 序 ， 采 用 的 是 它 有 限差 分法 。在 有 限 差 分 法 中 ， 本 方 程 组 和 边 界 基
大 ， 表有 残坡 积 亚 粘 土 、 石 土 。 隧 道 围岩 砂 岩 、 地 碎 砾 岩 为主 ， 弱风 化 ， 理 较发 育 。 山体 中部 发育 一 条 节 河 流 （ 房 沟 ） 沟 内 有 长 流 水 ， 道 最 大 埋 深 纸 ， 隧 １３ 顶 部 浅 埋 只 有 １ ｍ， 埋 段 长 ９ ｍ。浅 埋 段 １ ｍ， ６ 浅 ０
式” 时间递步法解算代数方程。Ｆ Ａ ３ 、 Ｌ Ｃ Ｄ程序具有 强 大的后 期处 理 功 能 ， 户 可 以 用 以 直接 在屏 幕上 用
岩 体力 学参 数见 表 １ 。
毽 一
表 １ 浅埋段岩体力学 参数
３ 稳定性分析
３ １ 开 挖和 支护 方 式
二
图 １ 双层小导管布置示意图
漫 川关 隧道 拟采 用 Ｃ Ｄ开 挖方 式 ， Ｒ 双层 小 导 管 超前 注 浆 （ １ ， 图 ） 系统锚 杆梅 花形 布 置 （ ２ ， 图 ） 每循 环进 尺 ｌ 衬砌 采 用复 合式 衬砌 ， 护参 数见 表 ２ ｍ， 支 。
表 ２ 支护参数
３ ２ 数值 模拟 稳 定性 分析 ． 有 限差分 计 算 试 验 模 型 采 用 摩 尔 一库 仑 模 型
－
＿
图 ２ 系 统 锚 杆 布 置 示 意 图
双侧壁导坑施工数值模拟
图 １ 隧 道 设 计 施 工顺 序 图
护机 理及 围岩 与 支护 的 相互 作 用 关 系 ， 克服 初 期
支护 设计 与施 工过程 中的盲 目性与 不合 理性 。
１ 工 程 概 况
初 期支 护 采 用 工 字 钢 钢 拱 架 、 ２ Ｃ ０喷射 混 凝 土、 系统 锚 杆 和 钢 筋 网 组 成 ， 统 锚 杆 采 用 Ｄ２ 系 ５ 中空 注 浆 锚 杆 和 Ｒ ５预 应 力 注 浆 锚 杆 。每 榀 钢 ２ 拱 架采 用直 径 ２ ２ｍｍ 的钢 筋 连 接 。隧道 初 期 支 护参 数 见表 １ 由于 围 岩 岩性 较 差 ， 减 少 开 挖 。 为
人洞前 采 用长管 棚 超 前 支 护 。选 用 直径 １ ８ ０ ｍｍ、 壁厚 ６ｍｍ 的热轧 无缝 钢 管 ， 长 ３ ６ｍ， 节 、 环
对 隧道 围岩 的扰 动 ， 采 用爆 破开 挖 。 不
表 １ 初 期 支 护 参 数设 计 表
向间距 中至 中 ０ ５ｍ， 角 ｉ（ ． 仰 ｏ不包 括 路线 纵坡 ） 。
定 性 地 分 析 了 双 侧 壁 导 坑 开 挖 法 施 工 力 学 行 为 。研 究 表 明 ， 开 挖 初 期 ， 时 钢 架 与 核 心 土 共 同 在 临
作用形成一个 承载整体 ， 能有 效 地 减 少 地 表 沉 降 变 形 ； 部 核 心 土 开 挖 后 ， 时 钢 架 与初 衬 连 接 处 上 临 出现 应 力 集 中 现 象 ， 开 挖 过 程 中 应 引 起 重 视 。 在 关 键 词 隧 道 工 程 双 侧 壁 导 坑 施 工 法 数 值 模 拟
（．云南 祥 临 公 路 建 设 指 挥 部 弥 渡 ６ ５０ ；２ 汉 理 工 大 学 土 木 工 程 与 建 筑 学 院 武 汉 １ ７ ６ ０ ．武 摘 要 ４ ０ ７） ３ ０ ０
护机 理及 围岩 与 支护 的 相互 作 用 关 系 ， 克服 初 期
支护 设计 与施 工过程 中的盲 目性与 不合 理性 。
１ 工 程 概 况
初 期支 护 采 用 工 字 钢 钢 拱 架 、 ２ Ｃ ０喷射 混 凝 土、 系统 锚 杆 和 钢 筋 网 组 成 ， 统 锚 杆 采 用 Ｄ２ 系 ５ 中空 注 浆 锚 杆 和 Ｒ ５预 应 力 注 浆 锚 杆 。每 榀 钢 ２ 拱 架采 用直 径 ２ ２ｍｍ 的钢 筋 连 接 。隧道 初 期 支 护参 数 见表 １ 由于 围 岩 岩性 较 差 ， 减 少 开 挖 。 为
人洞前 采 用长管 棚 超 前 支 护 。选 用 直径 １ ８ ０ ｍｍ、 壁厚 ６ｍｍ 的热轧 无缝 钢 管 ， 长 ３ ６ｍ， 节 、 环
对 隧道 围岩 的扰 动 ， 采 用爆 破开 挖 。 不
表 １ 初 期 支 护 参 数设 计 表
向间距 中至 中 ０ ５ｍ， 角 ｉ（ ． 仰 ｏ不包 括 路线 纵坡 ） 。
定 性 地 分 析 了 双 侧 壁 导 坑 开 挖 法 施 工 力 学 行 为 。研 究 表 明 ， 开 挖 初 期 ， 时 钢 架 与 核 心 土 共 同 在 临
作用形成一个 承载整体 ， 能有 效 地 减 少 地 表 沉 降 变 形 ； 部 核 心 土 开 挖 后 ， 时 钢 架 与初 衬 连 接 处 上 临 出现 应 力 集 中 现 象 ， 开 挖 过 程 中 应 引 起 重 视 。 在 关 键 词 隧 道 工 程 双 侧 壁 导 坑 施 工 法 数 值 模 拟
（．云南 祥 临 公 路 建 设 指 挥 部 弥 渡 ６ ５０ ；２ 汉 理 工 大 学 土 木 工 程 与 建 筑 学 院 武 汉 １ ７ ６ ０ ．武 摘 要 ４ ０ ７） ３ ０ ０
浅埋暗挖黄土隧道施工过程数值模拟分析
中图分类 号 ： ４ ５ ４ 文 献标识 码 ： Ｕ ５． Ｂ 在 隧道施工 中 ， 由于隧 道 的 开挖 将 造 成 土体 应 力 重分 布 ， 因此在 一定 的岩土 环境 中 ， 隧道 的 开挖方式 对 隧道 围岩稳 定性 及 地表 沉 降 影 响很 大 。 同时 ， 于 由
工点范 围 内分布 着黏 （ ） 黄土 ， 湿 陷类 型 主要 为 砂 质 其
铁
２１ ０ ０年 第 ８期
道
建
筑
８１
Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｉｗａ ｉ ｅ ｒｎｇ
文章编 号 ：０ ３１ ９ （ ０ ０ ０ －０ １ ３ １０ ．９ ５ ２ １ ） ８０ ８ － ０
浅 埋 暗 挖 黄 土 隧 道 施 工 过 程 数 值 模 拟 分 析
郭 健 王 起 才 ， 述 林 赵 ， 唐 ， 侃
表 沉降 范 围和 沉降 量 的大 小 ， 据计 算 结 果 结 合 工 程 根
经 验指导 开 挖 方 法 、 支护 方 式 及 支护 时 机 的 确 定 Ｊ 。
２ 数 值 模 型 与 计 算 方 案
根 据新 宝塔 山 隧道 Ｖ级 围岩 洞 身段 的地质 条 件 ，
选取三 个埋 深较 浅 的断 面进 行 分 析计 算 （ 由于 篇 幅所
计 支护结 构 主要参 数 为 ： ２ ６ ２系统 砂 浆 锚 杆 ， 长度 ２ ５ ． ｍ， 间距 １ ２ ｍ Ｘ１２ ｍ；， ． ． ４ ８钢 筋 网 ， 间距 ２ ｍ ×２ ５ｃ ５
ｅ Ｉ 格 栅 钢拱 架 ， 向间距 １ ２ｍ； ｍ；： 。 纵 ． 喷射 混凝 土 强度
等级 为 Ｃ ５ 厚度 １ ｍ；二 次 衬 砌 为 钢筋 混 凝 土 ， ２， ０ｃ 混 凝土 强度 等级 为 Ｃ ５ 厚 度 ４ ｍ。 ２， ０ｃ
隧道施工浅埋段技术交底
二级施工技术交底单位工程名称:隧道分部工程名称：支护工程施工技术交底主要内容：浅埋段施工一、工程概况XXX湾隧道XXX为浅埋段，施工过程中应严格按照设计图纸及规范要求进行施工。
二、施工工艺及注意事项1、超前地质预报按照设计图纸要求进行瓦斯探测，参照兰渝贰隧参05—06-02。
施工期间每断面设置一个直径89mm超前钻孔并辅以加深炮眼进行超前探测，超前钻孔位于拱部,长30m，每25m一循环；每断面加深炮眼个数不小于5个，炮眼加深深度不小于3m，加深炮眼位置按“兰渝贰隧参05-06”图中1～5号探孔布置.若探测到天然气,应立即加强施工通风并通知相关单位，以便处理.2、工法严格按照设计图纸施工参见兰渝贰隧参05,大拱脚台阶法参见05—09—01～07,CRD法参见05—11—01～05。
CRD法是在软弱围堰大跨度隧道中，先分部开挖隧道一侧，施作中隔壁和和横隔板，再分部开挖另一侧并完成横隔板施工的施工方法。
其施工工序横断面、纵断面、平面图、正面图如下所示：2.1施工工序CRD法开挖施工工序见下图。
2。
2 施工方法2。
2。
1、（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁及导坑侧壁φ42小导管超前支护.(2）开挖①部。
(3）喷混凝土封闭掌子面.(4）施作①部导坑周边的初期支护和临时中隔墙，即初喷4cm后混凝土，铺设钢筋网，架立I20b型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。
（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2.2。
2、（1）在滞后于①部一段距离后,开挖②部。
（2)喷混凝土封闭掌子面。
(3）导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网.（4)接长型钢钢架和临时仰拱，并设锁脚锚杆，根据实际地质情况,必要时安设I18横撑。
（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2.2.3、开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同1。
2。
2。
4、开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同2。
高速铁路隧道浅埋段稳定性分析
第 ２ 卷第 ４ １ 期
２１年 １月 ， ０１ ２
湖 南 工 程 学 院 学 报 Ｊｕ ｎ ｌ ｆＨｕ ａ ｎ ｔ ｕｅｏ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｒａ ｎ ｎＩ ｓｉ ｔ ｆＥ ｇｎ ｅｉ ｏ ｔ ｎ
Ｖｌ ． １Ｎｏ ４ ０ ２． ． １
Ｄｅ．２ １ ｃ ０１
高速 铁 路 隧道 浅埋 段 稳 定性 分 析
工 ．
关键词 ：隧道监控量测 ； 沉降； 周边位移； 收敛； 回归分析 中图分类 号 ：Ｕｌ２ ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ —１９ ２ ｌ）４ ０ １ ４ ・ ６１ １Ｘ（０ １０ 一Ｏ９—０ １２ 监控频率 ．
０ 引 言
云桂铁路起于广 西南 宁市 ， 止于 云南省 昆明市 的
１０ 地面植 被 较发 育 ， ３５ｍ， 覆盖 土层较 薄 ， 基岩 零星
出露． 隧道 洞身及 洞 口地 段沟槽低 洼地带横 向冲沟发 育， 节理裂隙发育岩体破碎． 本文主要对董弄隧道监控断面（ Ｋ １＋１５ 所测 Ｄ ４５ ７ ）
注 ・） １ 从不 同测 线 得到 的位 移速度 不 同， 测频 率应 按速 度 高 的取值 ｝ 监
对 （） 导 ： ５求
，
（） ５
“
一
～
Ｂ・
丽 琢Ｔ 干
（） ６
１
将 （） ６ 转化 为直 线 函数 ： 一Ａ＋Ｂ ・［ “
极 限公式 ：ｍｆ ｔ 一Ａ ｌ （） ｉ
（） ｃ 双曲 函数 ： 一 “ 对 （ ） 导 ： 一 ９求 ， 将 （０ 转化 为直 线 函数 ： 一Ｂ＋Ａ １） ｆ ￡＝百 （） １ 极限公 式 ： ｍ １ ｉ
否趋 于稳定 或 出现异 常情 况．
（ ）目前用 于监 控量 测数 据 回归 分析 的 主要 方 ２
２１年 １月 ， ０１ ２
湖 南 工 程 学 院 学 报 Ｊｕ ｎ ｌ ｆＨｕ ａ ｎ ｔ ｕｅｏ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｒａ ｎ ｎＩ ｓｉ ｔ ｆＥ ｇｎ ｅｉ ｏ ｔ ｎ
Ｖｌ ． １Ｎｏ ４ ０ ２． ． １
Ｄｅ．２ １ ｃ ０１
高速 铁 路 隧道 浅埋 段 稳 定性 分 析
工 ．
关键词 ：隧道监控量测 ； 沉降； 周边位移； 收敛； 回归分析 中图分类 号 ：Ｕｌ２ ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ —１９ ２ ｌ）４ ０ １ ４ ・ ６１ １Ｘ（０ １０ 一Ｏ９—０ １２ 监控频率 ．
０ 引 言
云桂铁路起于广 西南 宁市 ， 止于 云南省 昆明市 的
１０ 地面植 被 较发 育 ， ３５ｍ， 覆盖 土层较 薄 ， 基岩 零星
出露． 隧道 洞身及 洞 口地 段沟槽低 洼地带横 向冲沟发 育， 节理裂隙发育岩体破碎． 本文主要对董弄隧道监控断面（ Ｋ １＋１５ 所测 Ｄ ４５ ７ ）
注 ・） １ 从不 同测 线 得到 的位 移速度 不 同， 测频 率应 按速 度 高 的取值 ｝ 监
对 （） 导 ： ５求
，
（） ５
“
一
～
Ｂ・
丽 琢Ｔ 干
（） ６
１
将 （） ６ 转化 为直 线 函数 ： 一Ａ＋Ｂ ・［ “
极 限公式 ：ｍｆ ｔ 一Ａ ｌ （） ｉ
（） ｃ 双曲 函数 ： 一 “ 对 （ ） 导 ： 一 ９求 ， 将 （０ 转化 为直 线 函数 ： 一Ｂ＋Ａ １） ｆ ￡＝百 （） １ 极限公 式 ： ｍ １ ｉ
否趋 于稳定 或 出现异 常情 况．
（ ）目前用 于监 控量 测数 据 回归 分析 的 主要 方 ２
浅埋隧道掘进爆破地表震动效应数值模拟
ａ ｉｅ ｎ ｓ ｎ ａｕ ｅ ｉｒｔ ｎ ｗａ ｅ ｉ ｔｋ ｎ ａ ｈ ｍｐ ｒ ｌａ ｎ ｎ ｍｅｉａ ａｃ ｌｔ ｎ ． ｓｆ ｄ ｏ ｅ ，ａ ｄ ａ ｍｅ ｓ ｒｄ ｖｂ ａｉ ｖ ｓ ａ ｅ ｓｔ ｅ ｉ ｏ ｏ ｄ ｉ ｕ ｒ ｌｃ ｌｕａｉ ｓ ｘ ｏ ｔ ｃ ｏ
Ｅ ｇｎｅ ｎ ｒｕ ｏ ， ｔ． Ｚ ｅｇｈｕ４ ００ Ｃ ｉａ ｎｉｅｒ ｇＧｏｐＣ ． Ｌｄ ， ｈｎｚｏ ５ ００， ｈｎ ） ｉ
Ａ ｓｒｃ：Ｂ ｋｎ ｈｌ ｗｔｎｅ ｏ ｅＹ ｈａ ｒｉ ａ ｓｔｅｒｓａｃ ｂｅｔ ｒｕ ｄｖ ｒｔｎ ｂｔａｔ ｙｔ ｉｇａｓａｏ ｎｌ ｎｔ ｕｕｉａｗ ｙａ ｅｅｒｈｏｊｃ，ｇｏｎ ｉ ａｏ ａ ｌ ｕ ｈ ｌ ｈ ｂ ｉ
Ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｉ ｌｔ ｄ ｗ ｖ ｆｇ ｏ ｎ ｉ ｒｔ ｎ ｉ ｃｏ ｅ ｔ ｈ ａ ｕ ｅ ａ ｅ ｉ ｈ ｐ ． ｈ ｅ ｕ ｈ ｗｓｔ ａ ｅ ｓ ｔ ｍｕ ａｅ ａ ｅ ｏ ｒ ｕ ｄ ｖｂ ａ ｉ Ｓ ｌｓ ｏ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｗ ｖ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ａ ｄ ｔ ｅ ａｔ ｎ ａ ｉｎ ｌｗｓｏ ｉ ｒ ｔ ｎ ｖ ｌｃｔ ｉ ｉ ｎ ｉ ａ ｃ ｃ ｏ ｄ ｉ ａ ｕ ｅ ｅ ｕ ｔ． Ａ ｎ ｈ ｔ ｕ ｔ ａ ｆ ｂ ａｉ ｅ ｉ ｗ ｔ ｔ ｅ ｏ ｖ ｏ ｏ ｙ ｈ ｍｅ ａ ｄ ｄ ｓ ｎ ｅ ａ ｃ ｒ ｓｗ ｔ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｒ ｓ ｌ ｔ ｈ ｓ ｆ ｒｈ ｒ ｃ ｍｐ ｒ ｏ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ｓ ｌｔｄ ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｗａ ｅ ｈ ｗ ｈ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ａ ｓ ｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｏ ｉ ａ ｅ ｎ ａ ｕ ｅ ｖ ｓ ｓ ｏ ｓ ｔ ａ ｉ ｓｃ ｍｕ ｔｅ ｓ ｌｔ ｄ ｗ ｖ ｆ ｇ ｏ ｎ ｉｒ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｆ ｃ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ｓ ｏ ａ ｔ ｌ ｉ ｒ ｔ ｎ，ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｉ ａｅ ａ ｅ ｏ ｒ ｕ ｄ ｖｂ ａｉ ａ ｅ ｅ ｔｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆ ｐ ｒｉ ｅ ｖｂ ａｉ ｍｕ ｏ ｌ ｓｃ ｃ ｏ ｎ ｈ ａ ｅ ａ ｅ ｖ ｌ ｅ ｆ ｒ ｌｔ ｅ ｅ ｒ ｒ ｆ ａ ｌ ｕ ｅ ｖ ｒ ｇ ａｕ ｓ ｏ ｅａｉ ｒ ｓ ｏ ｍｐ ｉ ｄ ，ｍａｎ ｖ ｂ ａ ｉｎ ￣ ｑ ｅ ｃ ｎ ｕ ａｉ ｎ ａ ｅ ９ ４ ， ｖ ｏ ｔ ｉ ｉｒｔ ｏ ｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ｄ ｒ ｔ ｒ ．１ ％ ｏ １ ． ５ ａ ｄ １ ５ ％ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ ２ ８ ％ ｎ ７． ７ ｅ ｐ ｃｉ ｌ ． ｖ
浅埋隧道开挖对地层变形影响的数值模拟
工 业 技 术
浅埋 隧 道 开 挖 对 地 层 变形 影 响 的数 值 模 拟
孙 国 庆 （ 东北岩 土工 程勘察 总 公司 辽宁鞍 山 １ ０ ２） １ ０ ４
摘 要： 浅埋 隧道 的开挖过 程会对 其上 部地层 产生较 为 严重 的影 响， 而诱发地表 变形 ， 闻接 影 响隧 道的稳 定性 。 文运 ￣Ｆ Ａ ３ 从 并 本 Ｌ Ｃ Ｄ软 件 对 莱 市政 隧 道 的 开 挖 进 行 数 值 模 拟 ， 分 析 得 知 此 隧 道 的 地 表 沉 降 均 小 于 １ ｍ， 道 施 工过 程 较 为 安 全 ， 定 性 较 好 。 经 隧 ｃ 稳
啊： Ｌ
２工 程 实 例 分 析
某 城 市 开 挖 市 政 隧 道 ， 从 当 地 一 建 需 筑 群 底 部 穿 过 ， 道 所 处 地 段 的 围 岩 为 Ｖ 隧 级 ， 石 坚 固性 系数 １． 隧 道为 圆形 ， 岩 ０。 单 线隧 道 ， 径 为６． ｍ， 砌 厚度 为 ０ ３ ， 外 ０ 衬 ． ｍ 内 径 为 ５ ４ 。 照 （ ） 算 ， 隧 道 的 埋深 至 ．米 按 １计 此 少应 为 ７ ２ 。 ． ｍ 隧道 设 计 埋 深为 １ ｍ ， 工过 ０ 施 程 中 采 用 混 凝 土 衬 砌 结 构 进 行 支 护 。 文 本
沉 降 值 ｌｍ。 ｃ
３结语
通过 计 算 隧 道 埋 深 与 塌 落 拱 高 度 比值 可 知 ， 隧 道 标 准 远 远 小 于 深 埋 隧 道 的 标 此 准， 为典 型的 浅 埋 隧 道 。 由于 洞顶 的覆 盖 土 体较 浅 ， 挖 隧 道 过 后 ， 开 上部 地 层 会 发 生 沉 降， 动波及至地表。 扰 为减 少 浅 埋 隧 道 施 工 对地 层的 影 响 ， 以 采 用加 强支 护 、 格 控 可 严 制 隧 道 开 挖 量 等 方 法 减 少 地 层 损 失 ， 而 从 提 高 围 岩 的 自稳 能 力 。
浅埋 隧 道 开 挖 对 地 层 变形 影 响 的数 值 模 拟
孙 国 庆 （ 东北岩 土工 程勘察 总 公司 辽宁鞍 山 １ ０ ２） １ ０ ４
摘 要： 浅埋 隧道 的开挖过 程会对 其上 部地层 产生较 为 严重 的影 响， 而诱发地表 变形 ， 闻接 影 响隧 道的稳 定性 。 文运 ￣Ｆ Ａ ３ 从 并 本 Ｌ Ｃ Ｄ软 件 对 莱 市政 隧 道 的 开 挖 进 行 数 值 模 拟 ， 分 析 得 知 此 隧 道 的 地 表 沉 降 均 小 于 １ ｍ， 道 施 工过 程 较 为 安 全 ， 定 性 较 好 。 经 隧 ｃ 稳
啊： Ｌ
２工 程 实 例 分 析
某 城 市 开 挖 市 政 隧 道 ， 从 当 地 一 建 需 筑 群 底 部 穿 过 ， 道 所 处 地 段 的 围 岩 为 Ｖ 隧 级 ， 石 坚 固性 系数 １． 隧 道为 圆形 ， 岩 ０。 单 线隧 道 ， 径 为６． ｍ， 砌 厚度 为 ０ ３ ， 外 ０ 衬 ． ｍ 内 径 为 ５ ４ 。 照 （ ） 算 ， 隧 道 的 埋深 至 ．米 按 １计 此 少应 为 ７ ２ 。 ． ｍ 隧道 设 计 埋 深为 １ ｍ ， 工过 ０ 施 程 中 采 用 混 凝 土 衬 砌 结 构 进 行 支 护 。 文 本
沉 降 值 ｌｍ。 ｃ
３结语
通过 计 算 隧 道 埋 深 与 塌 落 拱 高 度 比值 可 知 ， 隧 道 标 准 远 远 小 于 深 埋 隧 道 的 标 此 准， 为典 型的 浅 埋 隧 道 。 由于 洞顶 的覆 盖 土 体较 浅 ， 挖 隧 道 过 后 ， 开 上部 地 层 会 发 生 沉 降， 动波及至地表。 扰 为减 少 浅 埋 隧 道 施 工 对地 层的 影 响 ， 以 采 用加 强支 护 、 格 控 可 严 制 隧 道 开 挖 量 等 方 法 减 少 地 层 损 失 ， 而 从 提 高 围 岩 的 自稳 能 力 。
浅埋偏压双连拱隧道施工方
·176·
第 39 卷 第 2 期 2013年1 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 39 No． 2 Jan． 2013
文章编号： 1009-6825（ 2012） 02-0176-02
浅埋偏压双连拱隧道施工方案研究
张秀田
（ 中铁十九局集团有限公司，北京 100176）
摘 要： 目前浅埋偏压双连拱隧道开挖顺序进行了综述性分析，结合工程实例，以某高速公路双连拱隧道为主要工程研究背景，详
细探讨了最优的进洞开挖方案和施工工序，并对主要的施工工艺进行了介绍，为地质条件相类似的隧道施工提供工程借鉴。
关键词： 浅埋，偏压，双连拱隧道，施工工艺
中图分类号： U455
文献标识码： A
0 引言
连拱隧道主要用在山区洞口地形较为狭窄或桥隧相连地段， 施工工序繁多，开 挖 和 支 护 相 互 交 错，围 岩 应 力 变 化 和 衬 砌 荷 载 转换十分复杂。左右洞施工顺序对中墙的影响难以掌握，增加了 隧道施工的难度，容 易 造 成 塌 方。连 拱 隧 道 大 多 浅 埋，结 构 体 上 覆岩柱厚度变化对衬砌结构影响较大。连拱隧道普遍存在偏压 问题。由于受偏压 影 响，隧 道 结 构 受 力 变 得 更 加 复 杂，控 制 围 岩 和衬砌的位移变得更加困难。因此，有必要对浅埋偏压连拱隧道 进行研究，弄清其受力机理，选择合适的开挖方式、支护结构。近 年来连拱隧道采 用 得 越 来 越 多，积 累 了 一 些 成 功 的 经 验，本 文 依 据浅埋偏压连拱隧道工程特性，对浅埋偏压连拱隧道开挖顺序和 衬砌结构优化的关键技术进行研究，从而减小施工过程中的风险。
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
第 39 卷 第 2 期 2013年1 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 39 No． 2 Jan． 2013
文章编号： 1009-6825（ 2012） 02-0176-02
浅埋偏压双连拱隧道施工方案研究
张秀田
（ 中铁十九局集团有限公司，北京 100176）
摘 要： 目前浅埋偏压双连拱隧道开挖顺序进行了综述性分析，结合工程实例，以某高速公路双连拱隧道为主要工程研究背景，详
细探讨了最优的进洞开挖方案和施工工序，并对主要的施工工艺进行了介绍，为地质条件相类似的隧道施工提供工程借鉴。
关键词： 浅埋，偏压，双连拱隧道，施工工艺
中图分类号： U455
文献标识码： A
0 引言
连拱隧道主要用在山区洞口地形较为狭窄或桥隧相连地段， 施工工序繁多，开 挖 和 支 护 相 互 交 错，围 岩 应 力 变 化 和 衬 砌 荷 载 转换十分复杂。左右洞施工顺序对中墙的影响难以掌握，增加了 隧道施工的难度，容 易 造 成 塌 方。连 拱 隧 道 大 多 浅 埋，结 构 体 上 覆岩柱厚度变化对衬砌结构影响较大。连拱隧道普遍存在偏压 问题。由于受偏压 影 响，隧 道 结 构 受 力 变 得 更 加 复 杂，控 制 围 岩 和衬砌的位移变得更加困难。因此，有必要对浅埋偏压连拱隧道 进行研究，弄清其受力机理，选择合适的开挖方式、支护结构。近 年来连拱隧道采 用 得 越 来 越 多，积 累 了 一 些 成 功 的 经 验，本 文 依 据浅埋偏压连拱隧道工程特性，对浅埋偏压连拱隧道开挖顺序和 衬砌结构优化的关键技术进行研究，从而减小施工过程中的风险。
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
浅埋公路隧道开挖围岩及支护受力分析
赵家沟隧道 围岩级别 为 Ｖ ～Ⅳ级 ， 岩体破 碎 。隧 道进 、 口 出
沟谷 内没有 看 见有 水涌 出 ， 孔后 也没 有 发现 地 下水 。拟 钻 表 １
衬砌采用弹性模型 ， 隧道开挖采用空模 型。围岩、 喷浆 和支 护 结构的计算参数如表 １和表 ２参数单位均按照 国际单位 制。 ，
岩通常强度较低 ， 在开挖 后不 易形 成 自然拱 ， 很不 稳定 。文 中根 据邢汾 高速公 路赵 家沟 隧道 为研究对 象 ， 据其 依
勘察资料 ， 建立了四组埋 深不 同的隧道模型 ， 应用 Ｆ Ａ ３ Ｌ Ｃ 变 形进行对 比研究 ， 且对支护结构 进行 了受力 和变形 分析。明确了隧道 开挖过程 中的 围岩破 坏形式 、 并 易破坏部位 和支护 的作用 ， 以及埋深与应力和位移 的关 系。
【 关键词 】 浅埋 ； 隧道 ； ； 公路 受力 变形 ； 衬砌 ； 锚杆 【 中图分类号】 Ｕ ４ ９ 【 文献标识码】 Ｂ
０ 引言
【 文章编号】 １０ — ８４２ １）４— １５ ０ ０１ ６６ （０１０ ０１ — ３
修建公路隧道 的进 出 口处 地势平缓 ， 没有明显的偏压 。
韩
倩等 ： 浅埋公路隧道开挖 围岩及支护受力分析
ｌ５ １
浅 埋 公 路 隧道 开挖 围岩 及 支 护 受 力分 析
韩 倩 ， 纪万 金
３ ００ ） ０ ４ １ （ ｌ ＇业大 学土木 工程学院 ， 天津 河ｆ ｒ ｂ
【 摘
要】 随着我国的经济发展， 山区的交通迅猛发展， 修建的浅埋公路隧道越来越多。浅埋公路隧道的围
进行了简化 ， 隧道分 为了上部隧 道和下部仰 拱两部 分 ， 隧道
直 方向应力 、 剪切 应力 、 向位 移 、 砌锚 杆 受力 。Ｆ Ａ ３ 竖 衬 Ｌ ＣＤ 有 一定的计算特 征 ： 采 用混 合离 散法 来模 拟 材料 的 塑性 ① 破 坏 和 塑 性 流 动 ， 比 有 限 元 法 ， 为 准 确 和 合 理。 对 更 ＦＡ ３ Ｌ Ｃ Ｄ程 序即使模拟的是静 态系统 ， 也会采 用动态运 动方 程， 使得模 拟不稳定过程更 准确
浅埋偏压隧道开挖方案的分析研究
中图分 类号： ４ １４ Ｕ５．
文献标 志码 ： 文章编 号： ６ ４５ ４ （０９０ －０ ３０ Ａ １ ７ ．０ ３２ ０ ）４０２ －４
随着 新奥 法 在 隧道 工 程 的 设计 施 工 中 的广泛 应 用 ，喷 锚支 护 已普遍 应 用 于 隧道 支 护 中 。对 于 浅埋 偏 压 段隧 道 ， 由于 初 始地 应 力 不对 称 ，不 同 的开挖 方案 ，围 岩最 终 的地 应 力和 位 移 结 果并 不相 同，衬砌 的 受 力也 不相 同 。本文 结 合 瑞赣 高速 公路 九 岭隧 道建 设 ，分 析ＣＲ Ｄ法 施 工 不 同开 挖顺 序情 况 下 ，围岩 地 应
力和支 护结 构受力 情 况 ，研 究 小净 距偏 压 隧道开挖 顺序 优化 问题 。
九 岭 隧道 位 于江 西 省 赣 州市 于 都 县 白鹅 乡九 岭村 九 岭水 库 附近 。 由于 地 形 限制 而采 用 小 间距 的结 构 形式 。隧道 最 大埋 深 ７ ，全 长 ５ ０２ ０ｍ余 ０ ．８ ｍ，单洞 孔 径 １． ３４ｍ，左右 线 隧 道净 间 距７ｍ。隧道沿 线地 质 主
第 ｌ卷 第 ４ ９ 期 ２ ０ 年 １月 ０９ ２
洛阳理工学院学报（ 自然科学版）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｏ ａ ｇＩ ｓｉ ｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ｎ ｅ ｈ ００ｙＮａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ｄｔ ｎ ｏ ｒ ａ Ｌｕｙ ｎ ｎｔｕｅｏ ｃ ｃ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔｒｌ ｃ ｃ ｉｏ ） ｏ ｔ ｅ ａ ｅ Ｅ ｉ
ＶＯ１ ９ ． Ｎｏ ４ １ ． Ｄｅ ．２ ０ ｅ ０９
浅埋偏压 隧道开挖方案的分析 研究
黄
摘
强 ，董迎娜 ，陈 伦 改 ，王
（． 阳理工学院 土木工程 系，河 南 洛阳 ４１０；２中交一公局路桥 华祥 国际工程有 限公司，江苏 连云港 ２２０ ） １ 洛 ７０３ ． ２００
对浅埋黄土隧道开挖中围岩变形的数值模拟分析
软 结构 ；寒 武 系灰 岩 为 强～ 风化 ，岩 体破 碎 ，碎 弱
更 有效 地为 工程建 设 服务 。
１ 工 程 地 质
裂块 状结 构及破 裂 状结构 。在 模拟计 算 中除支 护 的
计算 参数 单独设 定 外 ，其 余 上部各 层计 算参数 由各
层参 数 的深度 加权 平均值 获 得 。
界条 件 ：
大 沉 降收敛 值 为２ ． ｍｍ；软 岩段 拱 顶沉 降 与硬 岩 ６６ ９
模拟 分析 。从 隧道 竖 直方 向位 移 云 图 （ 图２ 和 水 见 ）
ｂ 分析 各个 里程段 的 围岩 的地 质 资料 ，确 定各 ）
段 围岩 的物 理力 学参数 ；
ｃ 根 据 隧道所 处地形 地貌 、地 质状 况 以及所 应 ）
平方 向位 移 云 图 （ 图３ 可 以看 出 ，随着 隧 道 的逐 见 ） 步 开挖 ，位移 的变化 为 ：
Ｄ ＳＧ Ｓ 值模 拟软 件 ，对 其 进 行 了详 细 的分 析 和 研 究 。通 过 研 究 ．对 该 隧 道 围岩 位 移 和 应 力 变 化 规律 做 出 了客 观评 价 ，为 Ａ ／Ｔ 数
隧道 下 一 步 的施 工 方 案 、监 测 方 案 的制 定 提 供 决 策 依 据 ．对 实 际施 工 有 着 重 要 的 指 导 意 义。
１． ９２ ２． ０１
根据 隧道 开挖影 响范 围 的大 小 ．考虑 自重应 力 场作 用 下 围岩 的应力 场 和变形破 坏规 律 以及 隧道 形
状 和支 护结构 的特 点 ，按 照隧道 施工 的步 骤建 立模 型ｌ ５ ｌ ，有 限元 模 型如 图 １ 所示 （ 顶 上覆 岩层 按 照实 拱
了解 隧道 围岩薄 弱 区域 并加 强对该 地段 的监 测有 重
浅埋偏压隧道开挖顺序数值分析
开 挖步骤 大体分 为 为两种 ，第一 种开 挖方式 的 大体 步骤 为 ： ａ 初始地 应力 的模 拟 ： ） ｂ 开 挖左 隧道上 台 阶并 支护 ： ） ｃ 开挖左 隧道 下 台阶并支 护 ： ） ｄ 开挖右 隧道上 台 阶并 支护 ； ）
ｅ开挖 右隧道 下 台阶并支 护 。 ） 第二 种开 挖方式 的大体 步骤 为 ： ａ初始地 应力 的模拟 ： ）
ｄ 开 挖 左 隧 道 上 台 阶并 支 护 ； ） ｅ开挖左 隧道 下 台阶并支 护 。 ）
本 文采 用平 面 应变 弹 塑性 本 构模 型 和摩 尔 一 库 伦 屈服 准 则 ，未设 置 仰拱［，围岩 初期 衬 砌厚 度 取 ４ １
为２ ｃ ０ ｍ，锚 杆 直 径为 ２ ｃ ５ ｍ，长 度 为３ ｍ 围岩 参 数 的 ５ 。
时 ．这 种 方 法 求 出 的 应 力 状 态 就 不 能 和 自重 形 成 平
硬 岩 软 岩
风 化 岩
Ｏ２ ． ０２ ．５
Ｏ３ ＿
０３ ．
衡 状态 。因此若 地 面不是 水平 而利 用ｋ方式 计算 初 。
始 应 力 时 ，为 了 达 成 平 衡 状 态 ，需 要 利 用 自重 及 根
表 １ 土 层 及材 料 参 数
类 别 弹性 模 量 ＥＧ ａ ｛Ｐ
６ ００ ０ ０ Ｏ ２ ００ ｏ ０ ｏ
５ ０ ００ ０
５０ ０ ０
ｋＴ 法 或者 自重分 析 的方 法来 计算 。 ｏ Ｙ 水 平侧 压 系数 法 是利 用ｋ： ，通 过 竖直 应 力 。
ｏｒ
利用ＭＩ Ａ Ｔ 可 以建 立相 同 的模 型 ，只是 在 Ｄ ＳＧ Ｓ
模 型 建 立 好 后 ，对 其 定 义 施 工 阶 段 时 ，将 两 种 顺 序
某超浅埋隧道施工监测及其成果分析
究方向 ： 道路设计与理论方法。
故准生 ： 某超浅埋 隧道施工监测及其成果分 析
８ １
粉砂 质泥岩 ， （ ） 宽 ４ ７ 为单洞开挖宽 的 ０ ２ 土 岩 柱 ． ｍ， ．２ 倍 。粉砂质泥岩透水性差 ， 注浆加 固效果 不佳 ， 特别是 雨季能否加 固达到钢筋砼 中墙 的效果有一定的风险 。 （ ） 复杂 Ｖ级围岩 ： ４ 设计 围岩级别 为 Ｖ级 ， ～ 强 弱风化粉砂质泥岩 ， 石状压碎结构 ， 碎 中间岩柱承载能
【 文章编号】 １０ — ８４ ２１ ）２ ０８ — ３ ０１ ６６ （０ １１ — ００ ０
隧道 建筑 限界宽 ５ ０ 净高 ２ ５ ． ｍ， ． ｍ。该 隧道具 有超浅 埋 、 断面与 复杂 Ｖ级 围岩特 征 ， 上覆重 要建 筑物 大 且
一 一
某隧道位于广州市 某区繁华 路段西侧 ， 某高速 是 公路的重要组成部 分。隧道分 车行隧道 和人行 隧道。
参考文献
［ ］ Ｊ ＧＦ ０— ０ ７ 公路土工试 验规程 ［ ］ １ Ｔ Ａ ２０ ， ｓ． ［ ］ 邓 觐宇． ２ 红砂 岩的 崩解特 性研 究 ［ ］ 中南公 路 工程 ，０ ３ Ｊ． ２０ ，
（） ４．
［ ３］ 邓觐宇． 高速公路红砂岩 的路用性能研究［ ］ 广西交通科技 ， Ｊ．
（ ） 文 中研究的仅是水泥改 良崩解 泥 中红砂 岩 ５ 的强度 ， 无对 比性 ， 能同时研究 石灰等 改 良方法 ， 若 可 显改 良方法 的优劣性 。
［ 收稿 日期 ］ ２ １ ０ ０ １— ７—１ ２
［ 作者 简介 ］ 曾清林 （９ ５ 男 ， １８ 一） 江西赣州人 ， 士研究生 ． 硕 研
分析 及其原 因 、 数据 异常状况下处理方 法 ， 判断 隧道施工是 否安全 ， 建立监测预警体 系 ， 提前 采取措施 ， 为隧道安 全施 工提供了有力保障 。
故准生 ： 某超浅埋 隧道施工监测及其成果分 析
８ １
粉砂 质泥岩 ， （ ） 宽 ４ ７ 为单洞开挖宽 的 ０ ２ 土 岩 柱 ． ｍ， ．２ 倍 。粉砂质泥岩透水性差 ， 注浆加 固效果 不佳 ， 特别是 雨季能否加 固达到钢筋砼 中墙 的效果有一定的风险 。 （ ） 复杂 Ｖ级围岩 ： ４ 设计 围岩级别 为 Ｖ级 ， ～ 强 弱风化粉砂质泥岩 ， 石状压碎结构 ， 碎 中间岩柱承载能
【 文章编号】 １０ — ８４ ２１ ）２ ０８ — ３ ０１ ６６ （０ １１ — ００ ０
隧道 建筑 限界宽 ５ ０ 净高 ２ ５ ． ｍ， ． ｍ。该 隧道具 有超浅 埋 、 断面与 复杂 Ｖ级 围岩特 征 ， 上覆重 要建 筑物 大 且
一 一
某隧道位于广州市 某区繁华 路段西侧 ， 某高速 是 公路的重要组成部 分。隧道分 车行隧道 和人行 隧道。
参考文献
［ ］ Ｊ ＧＦ ０— ０ ７ 公路土工试 验规程 ［ ］ １ Ｔ Ａ ２０ ， ｓ． ［ ］ 邓 觐宇． ２ 红砂 岩的 崩解特 性研 究 ［ ］ 中南公 路 工程 ，０ ３ Ｊ． ２０ ，
（） ４．
［ ３］ 邓觐宇． 高速公路红砂岩 的路用性能研究［ ］ 广西交通科技 ， Ｊ．
（ ） 文 中研究的仅是水泥改 良崩解 泥 中红砂 岩 ５ 的强度 ， 无对 比性 ， 能同时研究 石灰等 改 良方法 ， 若 可 显改 良方法 的优劣性 。
［ 收稿 日期 ］ ２ １ ０ ０ １— ７—１ ２
［ 作者 简介 ］ 曾清林 （９ ５ 男 ， １８ 一） 江西赣州人 ， 士研究生 ． 硕 研
分析 及其原 因 、 数据 异常状况下处理方 法 ， 判断 隧道施工是 否安全 ， 建立监测预警体 系 ， 提前 采取措施 ， 为隧道安 全施 工提供了有力保障 。
浅埋连拱隧道施工变形与受力特征模拟分析
ｃ ｏｎｔｏｌ ｒ ｄｅｆ ｍ ａｔｏｎ ｅｆｅｃ ｉ ｙ；ｔ ｎｆｕｅｎｃ ｉ ｎ ｔ ａｎｇｅ ｈｉｄ ａ ｕｓ； ｔ ｉ ｅ— ａｌｄｅｆｅｃ ｓ ｏｒ ｉ ｆ ｔｖｅｌ ｈｅ ｉ ｌ ｅ ｓ ｉ ｈｅ ｒ ｏｆａ ｔ ｒ ｒ ｄｉ ｈｅ ｍ ｄｄｌ － ｗ ｌ ｌ ｔ ａ ｓｍ ａｌ ａｎ・ ｌ －
ｔｃ ｍ ｏｄｅｌ ｉ ，ａｎｄ ｈ ｃａｌ ａｔｏｎ ｐ ａｍ ｅｔ ｓ ａｒ ｄｅｔ ｍ ｉ ｔ ｅ ｃｕｌ ｉ ａｒ ｅｒ ｅ ｅｒ ｎｅｄ ｂｙ ｐｒｎｃｉ ｅ ｏｆ ｅｑｕｉ ｅｎ ｉ ｐｌ ｖａｌ ｃｅ．Ｔｈ ｒ ｅ ｅｓｕｌｓ ｓｈｏｗ ｈａｔ ｔ ｔ ：ｅｘｃ ａ— ｖａ ｉ ｆ ｔ ｄｅｆ ｍ ａ ｉ ｔｏｎ ａｆｅｃ ｓ ｏｒ ｔｏｎ ａｎｄ ｔ ｅｓｓ ｒ ｄｉ ｒｂｕｔｏｎ ｓｉ ｆｃ ｓｒ ｅ— ｓｔ ｉ ｉ ｇｎｉｉａｎｔｙ； ｉ ｔａｌａｎｄ ｔ ｌ ｎｉｉ ｅｍ ｐｏｒ ｙ ｓｕｐｐｏｒｉ ａｒ ｔｎｇ ｔ ｕｃ ｕｒ ｃ ｓ ｒ ｔ ｅ ａｎ
等 不 利 因 素 ，对 隧 道 进 口 段 地 面 山 体 进 行 立 体 化 仿 真 模 拟 ， 细 建 立 接近 实 际 的围 岩地 质模 型 ． 隧道 支 护设 计 详 对
参 数 及 施 工 方 法 进 行 Ｆ ∽３ ｌ Ｄ三 维 数 值 模 拟 分 析 ． 揭 示 该
鸡 至 汉 中 （ 川 界 ） 速 公 路 为 定 汉 线 的 一 段 ， 目 规 划 陕 高 项
ＹＡ Ｏ ｏｎｇ— ｈｉ Ｕ ａｏ— Ｈ ｚ ，Ｈ Ｘｉ ｙｏｎｇ，Ｑ Ｉ Ｙｕ—ｉ Ｕ ｌ ａｎｇ
中 交 第 一 公 路 勘 察 设 计 研 究 院 有 限 公 司 ， 西 西 安 ７ （）５ 陕 １）７ （
ＣＣＣ Ｃ ｒ ｉ ＦｉｓｔＨ ｇｈｗ ａｙ Ｃｏｎｓｕｌａｎｔ ｔ ｓ Ｃｏ．Ｌｔ ，Ｘｉ ｄ． ’ ７１００７５．Ｓｈａａｎｘｉ ｈｉ ａｎ ，Ｃ ｎａ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
云南某浅埋隧道开挖模拟分析研究
摘要：本文通过对云南某浅埋隧道开挖进行了三维模拟分析研究，分别计算了该浅埋隧道围岩在x、y方向的位移，锚杆支护应力变化、隧道围岩应力应变等情况计算分析，对指导工程实践具有一定的指导意义。
关键词：浅埋隧道、三维模拟ANSYS
Abstract:In this paper analysis of a shallow tunnel by three-dimensional simulation in Yunnan,calculation of the displacement in x、y direction、the stress ofbolt supportthe stress-strain.it will play a certain refence guide for the engineering practice.
Key words: shallow tunnel；Three-dimensional simulation and analysis、ANSYS
1前沿
浅埋隧道开挖过程中由于岩土体物质被挖出，必然会引起地表沉降及相应的地表损失，主要是由于地层损失和在新的应力状态下土层及围岩应力的重分布，使地表、拱顶、围岩产生相应的变形收敛。
不可避免将会引起围岩地表的变形、塌陷、应力重分布。
为了避免潜在的不安全因素，结合隧道开挖现状及各区域物理力学参数特性，对该浅埋隧道开挖利用ANSYS计算软件进行模拟分析研究，旨在指导工程实际。
2ANSYS软件分析问题流程
ANSYS软件解决工程问题首先是定义材料类型、建立几何模型、划分网格施加边界条件、力或位移的加载，最后求解分析计算结果。
利用ANSYS分析问题的流程如图1—1所示：
图1-1 ANSYS计算模型的流程图
3隧道开挖模拟计算
本文以云南某浅埋隧道为研究对象，其尺寸分别为径跨16m，宽15米，净高为8米，有效净高为5米的双线马蹄形隧道。
最大埋深为40米，最浅埋深为10.5米。
计算长度取为100m。
隧道计算选用的物理力学参数如表1所示。
表1隧道各区域的物理力学参数
3.1围岩地表变形与应力分析
（1）地表下沉量的模拟计算
隧道围岩地表的变形主要受到开挖扰动、地层损失、剪切破坏固结及断面收缩的影响。
模拟开挖方式分为三种：先开挖左隧道、先开挖右隧道或者左右隧道同时开挖。
地表下沉量仅附同时开挖时的计算结果，分别开挖至20米处及100米处的沉降量如图2及3所示、三种开挖方式下地表的下沉量如图4所示。
图2开挖至20米处的沉降量图3开挖至100米处的沉降量
图4 三种开挖方式地表的下沉量（mm）
从稳定性而言，先开挖左线隧道较为合理。
但由于三种开挖方式下地表变形的差别很小，即对于双线隧道，如果两隧道的间距相隔较远，开挖对左右隧道的影响区域不会重叠，所以三种工况对围岩地表的总变形沉降量相差不大。
（2）围岩的水平位移
围岩地表的水平变形见图5、6所示，每开挖20米地表围岩的水平位移见表2所示。
图5 开挖至20米围岩水平变形图6开挖至100米围岩水平变形
表2 地表围岩的水平位移
可以得出：在隧道中心线两侧地表产生了指向隧道中心轴线方向的变形。
地表沉降是在隧道中心线两侧地表产生了向中心轴线的倾斜变形，且沉降量最大，总的来看，地表水平位移的变形量要小于地表的竖直沉降量。
隧道围岩的水平变形有压缩、拉伸两种变形形式。
拉伸变形对地表围岩的破
坏作用大，但过量的压缩作用将使构筑物发生挤碎性的破坏。
通过计算可得沿x 正向发生了压缩变形，沿x反方向主要表现为拉伸变形。
开挖引起地表围岩的变形主要与左右隧道中心线之间的距离、隧道的埋深有关，当两隧道中心之间的水平距离L大于隧道中心与地表面距离H时，将在中心连线的垂直轴线位置产生最大的沉降量，地表沉降槽为单峰形态。
对于浅埋隧道由于上覆围岩埋深较浅，在开挖的过程中地表围岩受到的扰动较大，地层损失相对也较大。
3.2围岩塑性应变分析
随着开挖进尺的推进，当开挖至20m及100m处时，该浅埋隧道围岩塑性应变的计算结果见图7、8所示，开挖至不同距离处围岩塑性应变最大值变化值见图9所示。
可以看出开挖几乎不会产生围岩的塑性变形，说明隧道围岩基本处于弹性变形阶段。
塑性应变仅分布在围岩的底部区域。
进而说明隧道埋深、开挖距离对隧道围岩的塑性区有一定的影响。
当应力重分布超过围岩强度时是发生塑性应变的主要原因。
围岩拉应力达到了抗拉强度，局部区域的剪应力达到了围岩的抗剪强度。
从隧道围岩的塑性区分布形式，可以确定本隧道整体结构是稳定的。
图7 开挖至20m围岩塑性应变云图图8 开挖至100m围岩塑性应变云图
图9开挖至不同距离处围岩塑性应变最大值变化图
3.3锚杆加固的应力应变
该浅埋隧道锚杆支护是将金属制成的锚栓装置插入岩层中，然后用水泥砂浆固定。
锚杆加固各阶段的第一主应力变化如图10至11所示，各开挖阶段锚杆加固区域第一主应力变化值见图12所示。
（1）锚杆加固的第一主应力
图10开挖至20米锚杆第一主应力图11开挖至100米锚杆第一主应力
图12 各开挖阶段锚杆加固区域第一主应力变化值
（2）锚杆加固的第三主应力
锚杆加固各阶段的第三主应变化如图13至14所示，各开挖阶段锚杆加固区域第三主应力变化值见图15所示。
图13至20米锚杆第三主应力图14 至100米处锚杆第三主应力
图15锚杆加固各开挖阶段第三主应力变化值
锚杆支护约束着隧道地表沉降及变形，对隧道周围围岩起着组合、联结和整体加固的作用。
锚杆加固可以有效防止地层产生过大的扰动，防止围岩地表产生较大的沉降。
通过计算可得锚杆两侧受力均为压力，而在锚杆顶部受力为拉力，锚杆的存在约束了围岩的变形。
4小结
通过模拟计算该浅埋隧道随着开挖进尺的推移，在支护、无支护、或者只开挖一侧时的沉降变形量、开挖对围岩塑性变形的影响，锚杆加固的应力变化等情况。
最后与相应的标准进行比较得出：在支护、未支护三种开挖工况下，地表围岩的沉降变形量均未超过工程开挖一般的沉降控制标准。
目前世界各国一般把地表沉降的控制在30mm～50mm的标准[2]。
参考钢结构设计规范，锚杆区域的第一主应力及第三主应力计算结果均未超过相应规范允许的应力变化范围。
参考文献：
[1]博嘉科技编著. 有限元分析软件ANSYS融汇与贯通[M]．北京：水利水电出版社，2002.1
[2]吕勤, 张顶立. 城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学报。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。