红枫连拱隧道开挖稳定性分析(4)

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第4期陈永辉,等　红枫连拱隧道开挖稳定性分析445　　从表3、图3及图4可以看出,隧道加固前后围岩(或衬砌)内的应力变化情况比较明显.中导洞施工过程中x向应力将变大,最大压应力增大0106MPa,拉应力增大0118MPa;y向拉应力变大,压应力变小;剪应力变化较小.在右隧道开挖的过程中及加固前后,x向应力变大,y向应力和剪应力变小.左隧道加固后的围岩应力都小于加固前的应力,说明左隧道的加固起到了控制围岩变形破坏的作用.另外,在隧道侧边墙、顶拱、底板等处出现应力集中区,侧边墙比较明显.受洞室基本形态的影响,隧道中隔墙交角部位应力相对较大.2.3　塑性区分析

塑性区出现的准则依据FLAC3D中的破坏原则,即岩体满足拉裂屈服的条件为

>0　(发生拉裂屈服)(1)F=σ-3≤0　(未发生拉裂屈服)

式中:σ——岩体最小主应力;σ——岩体抗拉强度.3—t—

应用上述屈服条件,计算评价中就可以判断各种工况下有无塑性区出现.从隧道不同开挖阶段及加固阶段围岩塑性区的分布特征图中可知:

a.破坏区的分布受岩体性质及开挖范围的影响,但破坏区的大小、施工开挖顺序密切相关.

b.中导洞由于隧道埋深较浅,,的边墙.

c..,破坏区的深度也越来越大,并且.,在整个边墙的开挖过程中,其破坏区在向纵深扩展的同时,也向下部迁移d.,底板的塑性区大小随着开挖面的扩大而增大.由于隧道开挖断面较小,塑性区主要发生在边墙与底板的交界处,其破坏类型也随着开挖断面的增大而改变.

e.同一工程部位的围岩,在不同的开挖阶段中,其破坏状态的表现是不同的,有的在某一阶段处于破坏状态,有的在整个开挖过程中都处于破坏状态.可见,在施工过程中,浅部围岩处于一个破坏和非破坏相互转化的动态平衡中,局部出现重复性破坏是围岩二次应力场、变形场变化带来的结果.

f.在有效的影响范围内,隧道破坏区的扩展受相邻隧道施工过程的影响,即在右隧道开挖时,中导洞部分围岩的破坏范围有可能继续扩大.

2.4　衬砌开裂分析

从图5(a)得知,左隧道衬砌大部分区域处于稳定状态,未出现破坏区域,但在衬砌底部与中隔墙的连接处出现一个拉裂破坏单元,且该单元处于较浅部位,

因此对衬砌的稳定性将产生一定的影响.

从图5(b)可以看出,右隧道加固后,在上覆岩体及衬砌与围岩的相互作用下,衬砌未出现大面积拉裂破坏的区域,在中隔墙与隧道的衬砌连接部位有一单元呈现拉剪破坏状态.由于该部位处于衬砌与围岩的接触部位,因此对工程的影响较小.

图5　红枫隧道衬砌开裂状态

Fig.5　LinerruptureinHongfengTunnel