基于數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的隧道圍巖穩(wěn)定性的判定研究

王占武

摘要：本文以某隧道施工監(jiān)測(cè)為例，運(yùn)用FLAC3D分析軟件建立彈塑性模型，對(duì)隧道開挖后圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行模擬，得出不同支護(hù)作用下監(jiān)測(cè)值的變化規(guī)律，以達(dá)到指導(dǎo)施工的目的。

關(guān)鍵詞：隧道監(jiān)測(cè)；圍巖穩(wěn)定性；錨噴支護(hù)；FLAC3D軟件

一、引言

某隧道為一座上、下分離的四車道高速公路特長(zhǎng)隧道。洞室凈空10.25×5.0m，其中左線Ⅱ類圍巖近300m，Ⅲ類圍巖近1300m，Ⅳ類圍巖近290m，V類圍巖近120m，為了驗(yàn)證在不同支護(hù)作用下圍巖的位移，特選定拱頂、拱肩、拱腰等處作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)驗(yàn)證支護(hù)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的作用。

二、數(shù)值模擬結(jié)果分析

隧道開挖之后，上覆巖體及地表都要發(fā)生移動(dòng)和變形。隧道的開挖會(huì)破壞巖體的原有平衡，巖體的位移是反映安全性的重要指標(biāo)。表1是利用F_AC3D模擬隧道YK301+480.3斷面的拱頂、拱肩、拱腳、拱底監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同支護(hù)作用下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移情況。

從表1中看到，有支護(hù)作用下比無支護(hù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移小很多。施加噴射混凝土、錨桿與剛拱架支護(hù)時(shí)，拱頂垂直位移值約僅是無支護(hù)狀態(tài)的一半。在控制位移的效果中鋼拱架起到的作用毋庸置疑。錨桿在支護(hù)中起到了懸吊作用，在控制位移作用不明顯。

為找到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移隨工作面推進(jìn)的變化情況，分別以距掌子面6m、12 m、16m、26m、32m及40m的情形進(jìn)行模擬，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量見圖1和圖2。

由圖1、圖2可見，隨著掌子面的向前延伸，在圍巖豎直沉降位移和橫向位移中拱頂、拱底達(dá)到最大值，拱腰為最小，隨著掌子面的向前施工，變形逐漸減緩，當(dāng)掌子面推進(jìn)40m及35米時(shí)，橫向位移和豎向位移停止變形。

三、結(jié)論

在隧道的施工支護(hù)中，比較了各種支護(hù)的方式和方法，鋼拱架能夠有效的抑制圍巖變形，是一種良好的剛性支護(hù)。通過FLAC3D的模擬計(jì)算，使用鋼拱架支護(hù)后圍巖力學(xué)條件得到明顯控制，變形量控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。另外，隨著工作面的推進(jìn)，位于后面的圍巖變形區(qū)域停止，可以考慮二次襯砌的實(shí)施。endprint