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葡萄山公路隧道通风机房洞室群围岩稳定性分析

丁葆琛  
【摘要】: 在山地长大公路隧道中,出于通风等需要,需要设置通风机房,通风机房往往是以洞室群的形式出现的。通风机房洞室群一般包括:排风通道、送风通道、运输通道、人行通道、设备房、联络送风道、联络排风道等。这些洞室多与行车主洞相连通,且断面跨度较大,洞室间距较小,于是保证施工期间安全与围岩稳定性就成为工程的难点。因此,有必要对通风机房洞室群各支洞施工期间围岩整体稳定性和各支洞的施工对主洞与支洞交叉处围岩稳定性的影响及各支洞施工对某一支洞围岩稳定性的影响进行比较准确的判断。 本文以西部开发省际公路通道重庆至长沙高速公路上官桥至酉阳段葡萄山特长公路隧道通风机房洞室群的施工过程为例,先演算得到通风机房洞室群围岩的弹性模量,再基于监控量测资料对通风机房洞室群围岩的整体稳定性和变形做出分析与预测,最后应用演算得到的弹性模量对通风机房洞室群施工过程进行了三维有限元模拟,分析了隧道主洞与通风机房各支洞的交叉处围岩在隧道施工过程中的稳定性情况。具体内容包括如下几点: ①应用岩体地质力学分级方法,将围岩的弹性模量确定在一个较小的范围内;再应用典型类比分析法隧道位移反分析BMP90程序,反分析得到一组围岩的弹性模量值。将两种方法结合,最终得到比较准确的通风机房洞室群围岩的弹性模量。 ②基于监控量测资料对通风机房洞室群围岩稳定性的整体情况进行了分析,并应用回归分析法和灰色系统理论DGM(2,1)模型,对各支洞典型断面拱顶下沉和水平收敛的最终值进行了预测。 ③借助ANSYS通用软件,结合反演得到的围岩弹性模量和通风机房洞室群开挖施工过程,建立了基于D-P准则的非线性三维有限元分析模型,对通风机房洞室群在施工过程中围岩的稳定性进行了研究。 ④以应力和位移变化最为明显的排风通道轴线剖切模型所得到的断面为例,分析了随各支洞的施工,隧道主洞与排风通道交叉处围岩位移、应力的特征。 ⑤以所选排风通道断面为例,分析了随各支洞的施工,排风通道围岩位移、应力的特征,获得了隧道并列施工的影响范围。


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