复合式连拱隧道曲中墙施工力学行为时空演化规律

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2022.06.010

中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国核心学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (6): 1022-1032.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2022.06.010

复合式连拱隧道曲中墙施工力学行为时空演化规律

徐晴¹，张素磊^{1,
2， *}，刘昌³，张国栋¹，陈德刚²

(1. 青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033； 2. 青建集团股份公司，山东青岛 266071；3. 北京交通大学城市与地下工程教育部重点实验室，北京 100044)

出版日期:2022-06-20 发布日期:2022-07-05
作者简介:徐晴(1996—)，男，山东枣庄人，青岛理工大学土木工程专业在读硕士，研究方向为隧道与地下工程。Email: 1207099434@qq.com。 *通信作者：张素磊, Email: zhangsulei@126.com。

Spatial and Temporal Evolution Characteristics of Mechanical Behavior of Curved Middle Wall of Composite DoubleArch Tunnel

XU Qing¹， ZHANG Sulei^{1, 2， *}， LIU Chang³， ZHANG Guodong¹， CHEN Degang²

(1. School of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266033, Shandong, China;
2. Qingjian Group Co., Ltd., Qingdao 266071, Shandong, China; 3. Key Laboratory for Urban Underground Engineering of Ministry of Education, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

Online:2022-06-20 Published:2022-07-05

摘要/Abstract

摘要： 为解决连拱隧道开挖过程中曲中墙安全承载问题，依托浙江省某在建复合式曲中墙连拱隧道，采用数值计算及现场监测手段对施工阶段曲中墙力学演化规律及偏压机制进行分析，并从设计、施工层面分别就曲中墙厚度及主洞施工步距对曲中墙应力及偏压影响规律进行研究。研究结果表明： 1）连拱隧道主洞上台阶开挖对曲中墙应力分布影响显著，此阶段应力增量约占应力终值的50%，曲中墙以承受竖向应力为主，横断面最小截面为受力最不利位置。2）连拱隧道非对称开挖造成曲中墙承受偏压荷载，导致曲中墙发生向先行洞一侧偏转，偏转现象在先行洞开挖过渡至后行洞开挖阶段尤为显著。3）曲中墙厚度对其应力分布、偏转效应影响显著，曲中墙厚度的减小降低了结构承载能力；当曲中墙厚度为1.3 m时，曲中墙墙身应力急剧增大，曲中墙可能发生压溃失稳。4）主洞施工步距对曲中墙应力分布影响较大，但不改变曲中墙应力终值；随着主洞施工步距增大，曲中墙偏压弯矩越大，偏转效应持续时间越长。

关键词: 复合式连拱隧道, 曲中墙, 现场监测, 力学特性, 偏压效应, 曲中墙厚度, 施工步距

Abstract: To solve the problem of safety bearing load for the curved middle wall during construction of the doublearch tunnel, the mechanical evolution law and bias mechanism of the curved middle wall during the construction of a composite doublearch tunnel in Zhejiang province, China, are analyzed using numerical calculation and field monitoring methods. Furthermore, the influence laws of the curved middle wall thickness and the main tunnel excavation distance on the stress and bias effect of the curved middle wall are investigated from the design and construction perspectives. The results reveal the following: (1) Excavation of the top heading of the main tunnel has a significant influence on the stress distribution of the curved middle wall. The stress increase accounts for roughly half of the total stress value. The curved middle wall bears the majority of the vertical stress, and the smallest crosssection is the least favorable position. (2) Unsymmetrical excavation of the multiarch tunnel causes the bias load on the curved middle wall, leading to deflection to the side of the first tunnel. The transition from the first tunnel excavation to the later tunnel excavation has a significant deflection effect. (3) Thickness of the curved middle wall has a significant influence on its stress distribution and deflection effect. The reduction in thickness of the middle wall reduces the structure′s bearing capacity. When the thickness is 1.3 m, the stress in the curved middle wall increases dramatically, potentially resulting in collapse instability. (4) The main tunnel excavation distance has a greater influence on the stress distribution of the curved middle wall, but has no effect on the final stress of the curved middle wall. The deflection moment of the curved middle wall increases as the excavation distance of the main tunnel increases, and the deflection effect lasts longer.

Key words: composite doublearch tunnel, curved middle wall, field monitoring, mechanical behavior, bias effect, curved middle wall thickness, excavation distance

徐晴, 张素磊, 刘昌, 张国栋, 陈德刚. 复合式连拱隧道曲中墙施工力学行为时空演化规律[J]. 隧道建设, 2022, 42(6): 1022-1032.

XU Qing, ZHANG Sulei, LIU Chang, ZHANG Guodong, CHEN Degang.

Spatial and Temporal Evolution Characteristics of Mechanical Behavior of Curved Middle Wall of Composite DoubleArch Tunnel [J]. Tunnel Construction, 2022, 42(6): 1022-1032.

[1]	周建军, 蔡光远, 孙飞祥, 彭正勇, 郭瑞, 曾帅, 石荣剑. 钢管冻土组合结构受弯力学特性数值模拟研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(S1): 40-47.
[2]	许有俊, 韩志强, 张朝, 孟毅欣, 高胜雷. S型空间曲线圆形顶管管道应力分析——以宁波市电力隧道顶管工程为例 [J]. 隧道建设, 2022, 42(8): 1375-1385.
[3]	吴成刚, 罗杰俊, 林放. 装配式车站出入口环框预制结构沿车站纵向的受力分析[J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 414-419.
[4]	刘雨萌, 张俊儒, 何冠男, 燕波, 王智勇. 基于强度折减法的高铁隧道全断面机械化作业围岩稳定性分析及支护优化研究 [J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 451-462.
[5]	刘春梅, 姜巍, 宫亚峰, 林思远. 基于K-means改进RBF神经网络对深基坑变形分析及预测[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 246-254.
[6]	程浩, 曹振生, 张少强, 汤维宇, 李小昌, 张子新. 类岩堆体地层结构特征与隧道围岩稳定性分析——以云南建（个）元高速公路他依隧道为例[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 274-283.
[7]	陈明奎, 张钰, 姚晓励, 刘保东, 王志宏. 高山地区斜坡地形下波纹钢管明挖隧道力学特性研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 290-298.
[8]	刘方明, 郭幪. 软土地区复杂环境下带联络线地铁车站深基坑支护方案研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 421-428.
[9]	潘文韬, 吴枋胤, 何川, 刘洋, 谢金池, 寇昊, 杨文波, 曾杰, 杨松. 浅埋偏压隧道施工工法研究与非对称设计优化[J]. 隧道建设, 2021, 41(S1): 352-.
[10]	张俊儒, 徐剑, 龚彦峰, 徐向东, 张航, 叶伦. 单跨5车道公路隧道工法优化及施工力学特性研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(5): 831-840.
[11]	胡指南, 孟祥飞, 刘志春, 林攀, 王煦霖. 双线盾构扩建地铁车站的插管冻结法及施工力学特性研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(4): 579-587.
[12]	王志杰, 李金宜, 周飞聪, 姜逸帆, 周平, 邓宇航, 林嘉勇. 中老铁路膨胀性盐岩地层隧道结构体系优化及施工技术探究[J]. 隧道建设, 2021, 41(1): 16-27.
[13]	王志杰, 蔡李斌, 徐海岩, 王士明, 王成, 邓宇航. 全风化红砂岩隧道支护结构安全性研究——以浩吉铁路阳城隧道为例 [J]. 隧道建设, 2020, 40(S2): 23-31.
[14]	侯健, 赵丽, 田国锋, 朱国强, 杨保华, 黄引, 许家玮, 韩利. 既有渣土堆载深大基坑边坡稳定性与支护技术研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(S2): 116-121.
[15]	路开道. 水下圆砾地层盾构隧道施工期力学响应实测研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(S1): 152-159.

复合式连拱隧道曲中墙施工力学行为时空演化规律

Spatial and Temporal Evolution Characteristics of Mechanical Behavior of Curved Middle Wall of Composite DoubleArch Tunnel

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价