基于仿真分析的软岩隧道喷层厚度优化探讨

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1、公路交通技术2014年8月第4期TechnologyofHighwayandTransportAug．2014No．4基于仿真分析的软岩隧道喷层厚度优化探讨赵旭峰，宋洋，赵玉东(1．中国国际工程咨询公司，北京100048；2．西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，成都610031)摘要：以西部某千枚岩软岩隧道为工程背景，采用三维有限元数值模拟手段对不同喷层厚度条件下围岩的洞周位移、喷层混凝土内力进行对比分析，对其随喷层厚度增加的变化规律进行研究。结果表明：喷射混凝土厚度的大小对软岩隧道围岩变形的控制作用

2、不明显；喷层厚度的大小对下台阶开挖后的内力影响显著；喷射混凝土厚度对围岩变形控制具有一定作用，但仅限于一定厚度范围内，"-3喷层厚度超过一定量值后，喷层对于围岩变形控制效果将不再明显，但其对喷层内力的影响却更加显著。关键词：隧道工程；有限元数值模拟；软岩隧道；喷层厚度；优化分析文章编号：1009—6477(2014)04—0110—06中图分类号：U459．2文献标识码：AProbeintoOptimizationofSprayLayerThicknessofSoft—rockTunnelsBasedOnS

3、imulationAnalysisZHAOXufeng，SONGYang，ZHAOYudongAbstract：Withsomephyllitesoft-rocktunnelinthewestasprojectbackground，thispapercomparativelyanalyzesconvergencedisplacementofwallrockandinnerforceofspraylayerconcreteundertheconditionofdifferentspraylayerthickn

4、essesbymeanof3Dfiniteelementnumericalsimulationmethodandstudiesthechangelawsofthemwithincreaseofspraylayerthickness．TheresultsshowthatthecontroleffectofthethicknessofsprayedconcreteOfwallrockdeformationofsoft—rocktunnelsisnotobvious；thethicknessofspraylaye

5、rremarkablyaffectstheinnerforceafterexcavationoflowerbench；thethicknessofsprayedconcretehasacertaineffectoncontrolofwallrockdeformation，butisonlylimitedtoacertainthicknessrange，asthethicknessofspraylayerisoveracertainvalue，thecontroleffectofspraylayeronwal

6、lrockdeformationwillnotbeobviousanylonger，howeveritinfluenceoninnerforceofspraylayerismoreremarkable．Keywords：tunnelproject；finiteelementnumericalsimulation；thicknessofspraylayer；optimalanalysis近年来，随着我国基础设施建设的持续发展，隧殊。该类岩体具有强度低、变形大、遇水易软化的工道工程的规模、数量及其复杂性均显著增

7、加。然而程特性，在隧道修建过程中易出现大变形、塌方等灾有的勘察设计单位在对隧道进行勘察设计时，仍然害，其支护参数在某些特殊地区甚至大大超过JTG习惯采用工程类比法进行设计施工。由于设计人员D70-2004{公路隧道设计规范》或TB1o003—2005对设计规范或类似工程支护参数的理解存在人为差《铁路隧道设计规范》推荐值，而有些地方又过分富异，尤其是特殊复杂地质区域的隧道围岩其工程地余。设计中对于支护结构及参数的适宜性如果不进质、水文地质及地形等条件的复杂性、差异性，致使行充分的论证分析，往往会致使其存在施工

8、及营运风国内不同地区相同岩性条件下围岩支护参数的设计险，或者安全系数明显偏大，不能达到最优化的目的。出现差异性较大的现象。到目前为止，不少学者及工程技术人员对支护在围岩支护参数设计中，尤以软岩隧道最为特参数的优化进行了深人研究。如彭文祥及张社荣基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB732105)；国家科技支撑计划项目(2012BAGO5B03)；国家自然科学基金项目(51378434)