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1、高寒隧道塌方数值模拟分析和塌方处理11222杨骁麟,王亮,马龙,路锦标,高华(1.重庆交通大学山区桥梁与隧道国家重点实验室培育基地,重庆400074;2.中铁九局重庆分公司,重庆401121)摘要:结合工程实际,对某高寒隧道塌方的原因进行了后方未破坏的初支背部围岩情况不明,为确保施工安全,分析,并整体分析了此次塌方发生的原因,并对塌方后的确定首先对塌腔进行回填,坍塌段回填以尽可能将坍塌段处治措施以及处治的效果进行了系统的总结和分析,并针封闭为宜,后方未变形段回填高度以上台阶高度为准,长对该隧道提出了安全可靠的塌方处理方案,采用喷射混凝度5m,后
2、方适当放坡方便人员、机械操作;回填完成后从土稳定塌方,对于塌方区进行了注浆加固,对塌方后已施塌腔后5m多里程开始对未破坏的初支进行加固处理;后工的部位进行初期支护,最后达到了预期效果。方加固处理完成后,对反压回填塌腔的上台阶反压渣体进关键词:公路隧道;高寒隧道;数值模拟;处治措施行喷射混凝土封闭。加固前(后)材料支护参数见表1。中图分类号:TU45文献标志码:B表1加固前(后)材料支护参数文章编号:1672-4011(2016)11-0087-02C25喷混型钢拱锚杆直锚杆长锚杆环纵型钢DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.
3、2016.11.041凝土厚架间距径/mm度/m向间距/m拱架度/cm/cm0前言材料22(25)3(3.5)1×122(26)116(118)100(50)参数在隧道的建设中,塌方是最常发生的事故之一,塌方容易造成人员伤亡、延误工期、工程费用的增加以及施工3塌方处理方案计算分析单位信誉的降低等,造成了巨大的经济损失以及社会影响[1-2]。因此,对隧道塌方发生的原因以及塌方发生后的3．1数值模型处治措施的研究是十分有意义的。选取该隧道右线典型塌方断面k26+656为研究对象,在塌方发生时该断面距离掌子面距离约为28m,远大于21工程概况倍洞径的
4、距离,可认为其已不再受掌子面空间效应的影响该隧道所在区域属于高原高寒地区,为三江源东部地了,故将其简化成平面弹塑性问题,对其进行二维平面数区。线路翻越众多中高山及河流谷地地貌区,一般海拔高值模拟分析。用有限元软件对该断面进行数值计算,分析程在4000~4800m[3]。该隧道为单洞双向行驶隧道,隧[4]塌方前围岩的应力、位移特征及支护结构的受力情况。道长3110m,另有防雪棚洞长60m,隧道总长3170m,3．2边界条件及计算参数其中Ⅳ级围岩1390m,Ⅴ级围岩1720m,2014年6月15根据该隧道工程地质勘察报告及隧道的断面设计尺寸,日上午
5、8时20分,在完成台阶开挖出渣后准备立拱时,再依据加固的措施及加固后监测到的数据建立二维数值分K26+659-K26+657下台阶左侧开始出现溜土现象且左侧析模型:模型上部到地表按实际地形尺寸取值,隧道拱顶中台阶K26+665初期支护出现开裂,喷射混凝土掉块现埋深为107.32m,模型左右侧和下方边界都取距隧道边界象。8时55分左右K26+665-K26+659段左侧初支明显约3倍洞径;模型左右边界设为X方向位移约束,前后边挤出,9时5分左右K26+665-K26+657左侧初期支护全界设为Y方向位移约束,上边界自由。材料物理力学参数部垮塌,并
6、拉动拱部及右侧拱架垮塌,垮塌后在左侧拱部见表2。边墙位置出现较大塌腔,拱部初支垮塌,拱部围岩又发生表2材料物理力学参数几次较大垮塌,导致K26+657-K26+654拱部初期支护全部垮塌,测算塌方体积约500m3。材料弹性模泊松容重粘聚力内摩擦厚度/直名称量/GPa比-3/MPa角/(°)径/mm/(kN·m)2塌方处理方案和技术措施围岩4.80.3220.637—钢拱架喷总体塌方处理分四步进行,第一步反压回填、塌腔回混凝土230.2222.4254220填及加固后方未破坏初支;第二步塌方段处理;第三步塌锚杆2000.378——25方段前方已破
7、坏初支处理;第四步衬砌加强。3．3模型计算及结果分析考虑到塌腔可能仍未稳定,且坍塌段落较长,塌方段该计算根据工程的实际开挖进行,从而同时也可以模作者简介:杨骁麟(1991-),男,湖北宜昌人,在读硕士研究生,主要拟该隧道分步开挖以及分布支护的动态施工过程,本隧道从事公路隧道与岩土工程研究。在塌方之前采用的是三台阶法施工,开挖及支护顺序如下:基金项目:山区桥梁与隧道国家重点实验室培育基地基金(CQSLBF一台阶开挖,一台阶支护,二台阶开挖,二台阶支护,三-Y13-3);中铁九局集团有限公司重庆分公司基金项目(CQGS-JS-001)台阶开挖,三台
8、阶支护。由于此时模拟是加固以后的,所·87·以在模拟的时候所有的材料属性都是加固以后的。C25混凝土的抗压设计强度,其厚度是满足要求的。对围岩进行应力
