土石混合回填土区小净距隧道群施工力学分析及应用
Analysis of Construction Mechanics of Tunnel Group with Small Clear Distance in Soil-Rock Mixed Backfill Area
摘要: 为了研究土石混合回填土区小净距隧道群施工力学行为，依据依托工程地勘、设计和相关文献研究成果，确定比较合理的土石混合回填土和加固区参数，建立小净距隧道群施工过程的三维有限元模型，分析先开挖地铁区间左线隧道、再开挖区间右线隧道、最后开挖中间出段线隧道施工过程的围岩和支护结构变形和受力特征。分析结果表明，选择的开挖顺序、施工和支护步序是比较合理的；隧道群中各分隧道的围岩拱顶竖向位移及洞群围岩拱顶竖向位移最终值均未超过洞群开挖过程中设计规定值，隧道最大主应力主要集中在二次衬砌，小于钢筋混凝土的抗压强度；各隧道围岩塑性区主要集中在隧道左、右边墙和隧道掌子面前方土体，塑性区的纵向影响范围约为10 m，与单模二次衬砌的长度相当；隧道初期支护的最大主应力、二次衬砌中部的主应力和最大剪应力皆在容许范围之内，先行隧道的二次衬砌起到了很好地约束和承载作用。
Abstract: In order to study the construction mechanical behavior of the small-distance tunnel group in the soil-rock mixed backfill area, based on the research results of engineering geological survey, design and related literature, a reasonable parameter of the soil-rock mixed backfill and reinforcement area is determined, and the small-distance tunnel group The three-dimensional finite element model of the construction process analyzes the deformation and force characteristics of the surrounding rock and supporting structure during the construction process of first excavating the left tunnel of the subway section, then excavating the right tunnel of the section, and finally excavating the middle section tunnel. The analysis results show that the selected excavation sequence, construction and support sequence are relatively reasonable; the final value of the vertical displacement of the surrounding rock vault of each sub-tunnel in the tunnel group and the vertical displacement of the surrounding rock vault of the tunnel group did not exceed The specified value is designed during the excavation of the tunnel group. The maximum principal stress of the tunnel is mainly concentrated in the secondary lining, which is less than the compressive strength of reinforced concrete; the plastic zone of the surrounding rock of each tunnel is mainly concentrated in the left and right walls of the tunnel and the soil in front of the tunnel face The longitudinal influence range of the plastic zone is about 10 m, which is equivalent to the length of the single-mode secondary lining; the maximum principal stress of the initial tunnel support, the main principal stress of the secondary lining and the maximum shear stress are all within the allowable range The secondary lining of the first tunnel played a good restraint and bearing role.
文章引用：申国顺. 土石混合回填土区小净距隧道群施工力学分析及应用[J]. 土木工程, 2021, 10(5): 484-495. https://doi.org/10.12677/HJCE.2021.105055

参考文献

[1] 徐文杰, 胡瑞林. 土石混合回填土概念、分类及意义[J]. 水文地质工程地质, 2009, 36(4): 50-56.
[2] 曹光栩, 徐明, 宋二祥. 土石混合料的力学特性[J]. 华南理工大学学报: 自然科学版, 2010, 38(11): 32-39.
[3] 王新, 丁秀丽. 含石量对土石混合回填土力学特性影响的数值试验[J]. 水运工程, 2010(10): 93-99.
[4] 刘新荣, 涂义亮, 王鹏, 钟祖良, 唐文斌, 杜立兵. 基于大型直剪试验的土石混合回填土颗粒破碎特征研究[J]. 岩土工程学报, 2017, 39(8): 1425-1434.
[5] 刘新荣, 涂义亮, 王林枫, 冯昊, 钟祖良, 雷晓丹, 等. 土石混合体的剪切面分形特征及强度产生机制[J]. 岩石力学与工程学报, 2017, 36(9): 2260-2274.
[6] 武明. 土石混合非均质填料力学特性试验研究[J]. 公路, 1997(1): 40-42, 49.
[7] 李晓, 廖秋林, 赫建明, 陈剑. 土石混合回填土力学特性的原位试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2007, 26(12): 2378-2384.
[8] 徐文杰, 胡瑞林, 谭儒蛟, 曾如意, 于火青. 虎跳峡龙蟠右岸土石混合体野外试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(6): 1270-1277.
[9] 舒志乐, 刘新荣, 刘保县, 郭子红. 基于分形理论的土石混合体强度特征研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2009, 28(S1): 2651-2656.
[10] 王宇, 李晓. 土石混合回填土细观分形特征与力学性质研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(S1): 3397-3407.
[11] 王江营, 曹文贵, 张超, 汪辉平. 基于正交设计的复杂环境下土石混填体大型直剪试验研究[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(10): 1850-1856.
[12] 田湖南, 焦玉勇, 王浩, 马江锋. 土石混合回填土力学特性的颗粒离散元双轴试验模拟研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(z1): 3564-3573.
[13] 独莎莎. 土石混合回填土的强度、变形特征与土-石相互作用研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京大学, 2014.
[14] 刘海涛, 程晓辉. 粗粒土尺寸效应的离散元分析[J]. 岩土力学, 2009, 30(z1): 287-292.
[15] 徐扬, 高谦, 李欣, 李俊华, 贾云喜. 土石混合体渗透性现场试坑试验研究[J]. 岩土力学, 2009, 30(3): 855-858.
[16] 徐文杰, 王永刚. 土石混合体细观结构渗流数值试验研究[J]. 岩土工程学报, 2010, 32(4): 542-550.
[17] 沈辉, 罗先启, 毕金锋. 土石混合体渗透侵蚀特性数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2017, 38(5): 1497-1502, 1509.
[18] 钟祖良, 别聪颖, 胡伦, 涂义亮. 基于Forchheimer渗流的土石混合回填土单向固结模型研究[J]. 地下空间与工程学报, 2019, 15(2): 473-480, 488.
[19] 薛亚东, 岳磊, 李硕标. 含水率对土石混合回填土力学特性影响的试验研究[J]. 工程地质学报, 2015, 23(1): 21-29.
[20] 万涛, 林刚, 习淑娟. 超小净距地铁三洞隧道群施工动态数值模拟[J]. 铁道工程学报, 2016, 33(12): 93-98.
[21] 陈国良, 汤珍兰, 罗平山. 工程地质的剖析在云桂铁路隧道群施工中的指导及应用[J]. 现代隧道技术, 2016, 53(2): 213-216.
[22] 王亚君. 浅埋大跨变截面地铁隧道群施工力学效应研究[D]: [硕士学位论文]. 济南: 山东大学, 2018.
[23] 李小华. 新建小净距隧道群支洞施工对主洞的影响研究[J]. 建材与装饰, 2019(1): 283-284.
[24] 崔光耀, 王明年, 喻波. 地铁车站隧道群施工相互影响范围及应用研究[J]. 工程勘察, 2011, 39(11): 5-10.
[25] 吴波, 高波, 蒋正华. 地铁隧道复杂洞群施工性态三维数值模拟分析[J]. 地质与勘探, 2003, 39(z2): 140-144.
[26] 巫裕斌. 薄层破碎硬质岩隧道（群）施工方法及支护方式研究[D]: [硕士学位论文]. 成都: 西南交通大学, 2015.
[27] 万涛, 林刚, 习淑娟. 超小净距地铁三洞隧道群施工动态数值模拟[J]. 铁道工程学报, 2016, 33(12): 93-98.
[28] 闵书. 隧道超前小导管注浆预加固数值分析[D]: [硕士学位论文]. 重庆: 重庆大学, 2013.
[29] 王伟锋. 软岩偏压双连拱隧道管棚预支护参数研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 北京交通大学, 2006.
[30] 晏启祥, 何川, 姚勇, 邓刚. 小净距隧道施工小导管注浆效果的数值模拟分析[J]. 岩土力学, 2004, 25(z2): 239-242.
[31] 国家铁路局. TB10003-2016. 铁路隧道设计规范[S]. 北京: 中国铁道出版社, 2016.
[32] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50010-2010. 混凝土结构设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.

为你推荐