新建黄土隧道洞口边坡稳定性分析（论文）.pdf

·134 · 1 新建黄土隧道工程概况 银西铁路陕西段 5标郭村隧道、徐家店隧道、田塬隧道均 位于湿陷性黄土地区，拟建设高标准客运专线铁路，隧道开 挖面积为 165 m 2，隧道总长为 11 747 m。 线路通过黄土台塬地貌、丘陵地貌，塬面上地形发育平缓、 开阔，V形冲沟左右侧边坡陡峻，近似 90 °，横向冲沟发育深切， 在10 m 以上。工程隧道洞口黄土为第四纪特殊堆积物，孔隙 比较大，粉粒含量较高，呈垂直节理发育，具有明显的各向 异性、溶蚀性、湿陷性特征，且由黄土构成的多层边坡力学 性质差异较大，极易受季风性气候影响。通过对工程施工段 洞口边坡上黄土进行取样分析，得出粘聚力为 11.2~54.4 kPa， 基本承载力为140~250 g/cm 3，内摩擦角为15.5 °~30.0 °，密度 为1.42~2.06 g/cm 3。 2 新建黄土隧道洞口边坡稳定性分析 2.1 f?r? 在新建黄土隧道洞口边坡稳定性分析时，考虑到场区结 构复杂度较高，为探明最不利地质条件下隧道洞口边坡稳定 性，遵循 M-C屈服准则，采用 8节点 6面体单元，将初期支 护网喷混凝土、钢拱架看作一个等效体，在 shell单元内模 拟。同时采用 beam单 元、cable 单元分别进行框架梁、土钉 及预应力锚杆模拟 [1]。模拟时土体物理力学参数为 ：内摩擦 角32°，粘聚力 55 kPa，泊松比 0.35，弹性模量 55 MPa，重度 25 kN · m 3。而土钉及隧道锚杆、框架梁、网喷混凝土及钢拱 架物理力学参数见表 1。 表1 新建黄土隧道洞口边坡结构物理力学参数 名称 框架梁 土钉及预应力锚杆模拟 网喷混凝土及钢拱架 边坡锚杆 密度/（kg/m 3） 2 800 7 900 2 600 7 900 弹性模量 /GPa 210 220 10 220 泊松比 0.30 0.20 0.20 0.20 以短台阶法隧道开挖模型为例，每次进尺 1.50 m，上台阶 开挖4步后进行下台阶开挖。于上台阶开挖初期进行拱部、拱 腰部位初期衬砌支护，于下台阶开挖开始阶段进行拱圈封闭。 整个模型单元总数为 49 520，节点总数为56 394。 2.2 ??e 鉴于新建黄土隧道洞口边坡多级平台存在，以极限平衡 理论为基础，对新建黄土隧道洞口边坡原稳定系数、不同施 工方法下稳定系数进行仿真计算，结果见表 2、表3。 表2 新建黄土隧道洞口边坡原稳定系数 隧道名称 永久边坡稳定系数 临时边坡稳定系数 开挖坡面高度 /m 郭村隧道出口边坡 1.44 1.18 45.5 徐家店隧道出口边坡 1.44 1.18 28.6 田塬隧道出口边坡 1.02 1.35 42.3 表3 新建黄土隧道洞口边坡支护与 未支护下平均稳定系数对比 边坡支护与否 短台阶法 CD法 全断面法 CRD 法 双侧壁导坑法 单侧壁导坑法 边坡支护 0.988 1.210 0.956 1.458 1.423 1.215 边坡未支护 0.865 1.103 0.841 1.332 1.312 1.114 对表2、表 3数据进行分析可知，在边坡没有支护情况下， 郭村隧道、徐家店隧道边坡竖向沉降为一个较大的数值，极 易在边坡土体下滑力、自身重力相互作用下致使边坡土体隆 起。而在边坡支护后，郭村隧道、徐家店隧道受开挖影响范 围有所减少，但实际边坡土体竖向沉降量仍为一个较大的数 值。其中采用全断面法、单侧壁导坑法、 CD法、短台阶法进 行隧道开挖，边坡支护前后稳定性系数均没有达到规范规定 的一级边坡稳定性系数要求（1.3）。 而CRD 法、双侧壁导坑法可达到规定的一级边坡稳定 性系数要求，且前者可在边坡支护后较后者稳定性系数提高 2.46%。因此，为提升新建黄土隧道洞口边坡稳定性，可选择 ［摘 要］ }? 8o??e???n)?|?? ，??; ? B仑S??A7众??堵??仔 t住N? 。??f ? ?[ fm 5???; ? B
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