1.基于三维有限元模拟的黄土隧洞分部开挖方法...　作者：李婷 ( 3 条评论 最新评论：2008-05-27 ) 摘要：近年来，随着我国水利、交通等基础建设项目的快速发展，越来越多的黄土隧洞在建或即将修建。黄土具有强度低，变形大，受水的影响大等性质，与岩体和其他土质隧洞相比，在黄土地层中修建隧洞面临湿陷、变形和稳定性控制等技术难题。实践表明，黄土隧洞施工期的变形与稳定和隧洞开挖支护方案密切相关，因此，研究合理的黄土隧洞分部开挖支护方案，对黄土隧洞的安全及快速施工具有重要意义。论文首先综合分析了黄土隧洞设计以及施工工艺的发展现状以及存在的问题；针对“南水北调”中线穿黄退水洞工程的黄土隧洞开挖，采用三维弹塑性有限元方法，开展了黄土隧道施工中超前管棚、网喷混凝土和网格栅钢拱架等支护方式的等效模拟，比较了环形开挖预留核心土法、正台阶先拱后墙法和台阶分部法等不同分部开挖方式下黄土隧洞的变形及其支护结构的应力分布特征。得到以下几点认识： (1)黄土隧洞开挖后收敛位移在初期增长较快，并随着与掌子面距离的增大而趋于稳定。初期支护的最大抗力一般出现在拱肩或拱顶，而最大弯矩一般出现在拱肩。 (2)随着埋深与洞径比(H\D)以及土体强度的变化，不同分部开挖方式对应不同的隧洞变形特征。在强度较低的黄土中，当H\D为3.1时，台阶分部法拱顶下沉位移最大，而周边收敛位移则基本相近；当H\D为4.8时，台阶分部法拱顶下沉位移和周边收敛位移都最大。对强度较高的黄土，当H\D为4.8时，正台阶先拱后墙法拱顶下沉位移最大，而三种开挖方法的周边收敛位移则大致相近；当H\D为6.3时，正台阶先拱后墙法的拱顶下沉位移最大，台阶分部法周边收敛位移最大。不同分部开挖方式同样对应不同的隧洞应力分布特征。在强度较低的黄土中，当H\D为3.1时，正台阶先拱后墙法的支护抗力最大，弯矩值相近；当H\D为4.8时，正台阶先拱后墙法的支护抗力和弯矩值都最大。对强度较高的黄土，当H\D为4.8时，环形开挖预留核心土法的支护抗力最大，正台阶先拱后墙法的弯矩最大；当H\D为6.3时，环形开挖预留核心土法的支护抗力和弯矩值都最大。 (3).建议在强度较低的黄土地层中采用环形开挖预留核心土法，而在强度较高的黄土地层中应优先采用正台阶先拱后墙法，但采用该方法时需加强初期支护。