重庆茶涪路高边坡开挖对侧下方隧道安全性影响研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gmwang2009
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随着我国对基建工程的投入力度不断加大,高边坡工程不断涌现。受地形因素的限制,这些新建工程有的与既有隧道距离较近,高边坡开挖施工势必会对既有隧道产生不利影响,威胁运营中隧道的安全,以往的研究多为静力学研究,而高边坡工程施工常采用爆破开挖的方式,因此在静力学分析的基础上同时分析既有隧道在高边坡开挖爆破荷载作用下的动力响应是必要的。鉴于此,本文依托重庆经开区茶涪路道路扩建工程,利用Midas/GTS NX有限元分析软件对高边坡采用机械开挖和爆破开挖两种开挖方式进行了模拟,从静力学和动力学的角度对高边坡开挖过程中侧下方隧道衬砌结构位移、应力、安全系数进行了分析,本文主要研究内容与成果如下:(1)基于依托工程,建立了重庆茶涪路高边坡机械开挖对侧下方迎龙隧道安全性影响的三维模型,分析了高边坡开挖对侧下方隧道位移、应力的影响规律,模拟结果显示:高边坡开挖后,侧下方隧道衬砌结构位移、应力显著增大,拱脚部位出现应力集中现象,最大位移位于右边墙处约为9mm,最大拉应力较高边坡开挖前增长约93%,最大压应力较高边坡开挖前增长约18%,侧下方迎龙隧道在高边坡开挖过程中均处于安全状态,通过与现场监测数据的对比,验证了数值模拟方法与结果的合理性;(2)对不同开挖范围高边坡采用机械开挖时侧下方隧道的安全性进行了分析,结果表明:高边坡第一级边坡坡脚距侧下方隧道断面中线水平距离越小,侧下方隧道的安全性越差,高边坡采取机械开挖方式开挖时,第一级边坡坡脚距侧下方隧道断面中线的最小安全水平距离为25m;(3)分析了侧下方隧道受力与变形对岩体物理力学参数的敏感性,结果表明岩体弹性模量为影响侧下方隧道位移、应力变化的最敏感参数,粘聚力次之,其次为内摩擦角;(4)建立了高边坡采取台阶爆破方式开挖的数值模拟模型,分析了不同单孔装药量爆破荷载作用下侧下方隧道的振速、应力分布规律,计算了侧下方隧道衬砌结构的安全系数,结果显示:侧下方隧道右拱腰部位最易遭受破坏,高边坡爆破开挖可采取的最大安全单孔装药量为29kg,实际施工可按照此爆破设计参数开挖,既可加快施工进度,又能保证侧下方隧道的运营安全。
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