近邻双孔隧道围岩联合压力拱试验与数值分析

针对双孔隧道开挖围岩稳定性的问题,采用模型试验与离散元数值模拟的方法,对近邻双孔隧道开挖后围岩联合压力拱效应进行研究.以Ⅳ级围岩为实验对象进行室内缩尺模型试验,对不同隧道间距以及不同埋深的双孔隧道进行开挖模拟,并对围岩变形破坏过程中围岩应力及地表位移的变化规律进行分析;在此基础上,利用PFC2D软件建立颗粒流模型进一步研究了近邻双孔隧道开挖联合压力拱特性.研究结果表明:隧道埋深不变情况下,双孔隧道间径比D/R<1.0时(D为隧道间距,R为隧道直径),双孔隧道开挖上方会形成联合塌落拱;在围岩渐进性塌方破坏过程中,压力拱也渐进性地向上发展;在形成联合塌落拱的工况下,隧道间距增大,联合塌落拱的高度增大;隧道埋深增大,联合塌落拱高度也会增大.

基于土层重力效应的近邻双孔隧道地层位移计算和扰动分区

为分析近邻双孔隧道施工的相互影响,利用复变函数和Schwarz交替法求解基于土层重力效应且洞室发生收敛变形的地层位移解析函数,通过设置位移约束点对地层位移进行修正,最终获得了土层重力效应下近邻双孔隧道开挖的解析模型。采用该解析模型分析了迭代次数、位移约束及洞室水平变形对地层位移的影响规律。结果表明:当迭代次数为2时,计算结果已满足精度要求;设置竖向位移约束边界使地表相对沉降曲线整体发生向下偏移,左侧水平位移约束边界则使相对水平变形向左侧发生一定量的偏移;随着洞室水平变形系数的增大,地层相对竖向变形随之增大而相对水平变形却随之减小,且对两者的影响程度不一致。基于地层位移判别准则,获得了基于几何近接度和埋深比的双孔隧道的强、弱、无影响分区。