地鐵隧道支護(hù)系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究.doc

地鐵隧道支護(hù)系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究 ，該論文關(guān)于理工,建筑,道路,橋梁,公路,機(jī)械。
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地鐵隧道支護(hù)系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究 　　 　　摘　要:對(duì)CRD工法和短臺(tái)階施工法這兩種較為常用的施工形式及其所采用的支護(hù)方式用FLAC進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析不同的支護(hù)參數(shù)對(duì)隧道周邊應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的影響,得出了有關(guān)塑性區(qū)分布與支護(hù)方式之間的關(guān)系,并對(duì)各類(lèi)支護(hù)方式進(jìn)行了比較與分析。
關(guān)鍵詞:地鐵隧道;FLAC;數(shù)值模擬1　引言 　　 　　廣州地鐵地處珠江三角洲地區(qū),隧道所在地層軟硬程度不一,其物理力學(xué)性能參數(shù)比較離散,而且地下水豐富。
地層上部為
第四系海陸交替相沉積及河流沖積等土層包括松散的人工填土層、淤泥以及淤泥質(zhì)土層和沖～洪積土層。
下賦巖層卻為強(qiáng)度和硬度都較大的花崗巖,包括全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶以及中風(fēng)化和微風(fēng)化帶,特點(diǎn)就是巖質(zhì)堅(jiān)硬。
　　 　　總之,地鐵三號(hào)線沿線各段的地質(zhì)條件差別較大,有的地段處于軟土地層中,而有的地段處于半土半巖的地層中,且?guī)r石的強(qiáng)度還很大。
在這樣的地層中進(jìn)行隧道的施工是比較困難的,尤其是其支護(hù)的形式要不斷地根據(jù)周?chē)�的圍巖狀況進(jìn)行調(diào)整。
具體施工時(shí)雖然強(qiáng)化了監(jiān)控量測(cè)的作用,以測(cè)量的結(jié)果隨時(shí)修正各類(lèi)參數(shù),但基本上還是沿襲了初步設(shè)計(jì)里面的相關(guān)內(nèi)容,并沒(méi)有從實(shí)質(zhì)上真正根據(jù)量測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)采取相應(yīng)合理的支護(hù)形式,也就是說(shuō)整個(gè)區(qū)間隧道基本上就采用了一種或兩種支護(hù)方案,這顯然不能滿足隧道周邊圍巖變化多端的要求。
本文的主要內(nèi)容是針對(duì)某一圍巖情況,模擬不同的支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù),分析其對(duì)隧道周邊位移和應(yīng)力場(chǎng)的影響,尋找一種合理的支護(hù)方式來(lái)滿足地鐵隧道關(guān)于安全性和耐久性的要求。
　　 　　2　模型建立 　　 　　2.1　計(jì)算軟件 　　 　　針對(duì)隧道的某一橫斷面,軸向影響可以忽略不計(jì),可看做是一平面應(yīng)變問(wèn)題,在本文中選擇FLAC22D差分計(jì)算程序作為模型分析軟件。
　　 　　該程序采用拉格郎日元法,利用節(jié)點(diǎn)位移連續(xù)條件,對(duì)連續(xù)介質(zhì)進(jìn)行大變形計(jì)算與分析。
在計(jì)算過(guò)程中將計(jì)算區(qū)域劃分為若干網(wǎng)格(單元),每個(gè)單元在給定的邊界條件下遵循指定的線性或非線性本構(gòu)關(guān)系。
在求解大變形時(shí),因?yàn)槊恳粫r(shí)步的變形很小,可近似采用小變形的本構(gòu)關(guān)系和一些理論與定理,最后將各時(shí)步的變形疊加,即得到大變形的結(jié)果。
　　 　　FLAC提供了多種彈塑性材料本構(gòu)模型,可對(duì)彈性模型、摩爾-庫(kù)侖模型、砌體節(jié)理模型、應(yīng)變軟化和強(qiáng)化等多種材料進(jìn)行模型,利用空單元來(lái)模擬地下開(kāi)挖;有靜力、動(dòng)力、蠕變、滲流、溫度等計(jì)算模式,并且各種模式之間可以相互耦合,以用來(lái)模擬各種復(fù)雜的巖土和土木工程問(wèn)題。
可模擬地應(yīng)力場(chǎng)的生成、邊坡或地下洞室的開(kāi)挖、混凝土襯砌、錨桿或錨索的設(shè)置、地下滲流等。
程序內(nèi)還設(shè)置了多種結(jié)構(gòu)形式,如巖體、土體等其他材料實(shí)體,梁、柱、殼以及人工結(jié)構(gòu),如支護(hù)、襯砌、錨桿、錨索、摩擦樁、板樁等。
其中的壓桿梁?jiǎn)卧?可用來(lái)模擬地面開(kāi)挖時(shí)的撐桿以及巷道工程中的混凝土襯砌;錨桿單元?jiǎng)t可以是定點(diǎn)錨固,也可以沿全長(zhǎng)砂漿錨固,還可用于模擬預(yù)應(yīng)力錨索等拉張或壓力作用的支護(hù)構(gòu)件。
　　 　　2.2　網(wǎng)格劃分與邊界條件