考虑掘进效应的隧道变形有限元分析_（论文）.pdf

２０１４年９月下第４３卷　第１８期施　工　技　术ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ６９　　　ＤＯＩ：１０ &#3686849968;７６７２／ｓｇｊｓ２０１４１８００６９考虑掘进效应的隧道变形有限元分析 ∗ 汪　彪１，范亦农２，柴军瑞１（１．西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室，陕西西安　７１００４８；２．中国水利水电建设集团十五工程局有限公司，陕西西安　７１００６８）［摘要］通过数值模拟法对隧道施工全过程进行了三维弹塑性分析，尤其对不同施工条件下的隧道竖直位移变化进行了分析。结果表明：在掘进面到达前，围岩会产生前期位移收敛，本算例前期位移量为总位移量的３２ &#3686849968;７％；隧道变形受围岩级别、埋深及半径的影响，围岩劣化条件下的位移增量主要发生在隧道断面开挖前，半径增大条件下的位移增量主要发生在隧道断面开挖后；Ⅴ 级围岩条件下，前期位移量显著增大；隧道变形稳定所需距离主要受半径的影响，稳定距离Ｓ与半径Ｒ关系式为Ｓ≈ １&#3686849968;２Ｒ。［关键词］隧道工程；掘进效应；前期收敛；有限元分析［中图分类号］Ｕ４５２［文献标识码］Ａ　　　　［文章编号］１００２ ⁃８４９８（２０１４）１８ ⁃００６９ ⁃０５ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｕｎｎｅｌＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅＥｘｃａｖａｔｉｏｎＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅＷａｎｇＢｉａｏ１，ＦａｎＹｉｎｏｎｇ２，ＣｈａｉＪｕｎｒｕｉ１（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｃｏ ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＳｈａａｎｘｉ，Ｘｉ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｎｏｈｙｄｒｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｕｒｅａｕ１５Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１００６８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ３Ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｔｕｎｎｅｌｓｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｗｈｅｎｔｕｎｎｅｌｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓａｐｒｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｈｅａｄｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｆａｃｅａｎｄｉｔｓｖａｌｕｅａｃｃｏｕｎｔｆｏｒ３２&#3686849968;７％ｉｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｉｎｔｈｉｓｃａｓｅ．Ｆｏｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ，ｂｕｒｙｉｎｇｄｅｐｔｈａｎｄｒａｄｉｕｓｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃａｕｓｅｄｂｙｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｍａｉｎｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄａｈｅａｄｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｆａｃｅ，ａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｒａｄｉｕｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｍａｉｎｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄｂｅｈｉｎｄｔｈｅｆａｃｅ．Ｔｈｅｐｒｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓａｐｐａｒｅｎｔｌｙｉｎ Ⅴ ⁃ ｄｅｇｒｅｅｓｏｆｔｒｏｃｋ．Ｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒａｄｉｕｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｉｓＳ≈ １ &#3686849968;２Ｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌｓ；ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ；ｐｒｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ ∗ 陕西省重点科技创新团队资助项目（２０１３ＫＣＴ⁃０１５）；陕西省自然科学基金资助项目（２０１３ＪＱ７０１０）［作者简介］汪　彪，硕士研究生，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗａ

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