岩土工程与地下工程
孙润方#，杨
凯
晏
启
祥
蒲
同
体
2,
万
斐
2大蒜分瓣脱皮机
(1.西南交
交通隧道 教 重 验室，四川成都610031;2+ 二 有 司， 阳 550007)
【摘要】采用FLAC3D 数值模拟方法，计算了隧道喷射混凝土厚度分别为25 c m 、27 c m 、30 c m 和35 c m
对围岩变形的影响。结果显示1)隧道贯通时，随着喷射混凝土厚度增加，拱顶位移逐渐减小，较大的喷射混 凝土厚度对于隧道拱顶处围岩的变形有一定约束作用。（2)开挖过程中，随着隧道喷射混凝土厚度的增加，拱 顶沉降位移、上台阶水平位移和中台阶水平位移逐渐降低，其中拱顶沉降位移降低值较小，上台阶水平位移和 中台阶水平位移的显著降低，增加喷混凝土厚度对控制水平方向效果较好，对控制拱顶沉降作用较小。
【关键词】山岭隧道；喷射混凝土；厚度；变形；数值模拟
【中图分类号】U 455.48 +1
“新法”理
，隧道初 重要的一项工序为喷射 ，它具有快 作、早
高、与
紧密等
。隧道开
能及
喷射
，起到封闭、止 风化松动、
洼、提高 的整体性发挥
自身结构的能力。 前人研究[1_2]，喷射
厚度对围及自身有 ，喷
厚，初 高，柔 ‘
降，
增加，喷层易与
脱离；喷
，
柔增加，允许围岩发生一定的变形，减轻二
[3_5]。因
此，依 际 ，研究不同喷射 厚 隧道的 ，
选取25 c m 、27 c m 、30 c m 和32 c m 四种工况，采用数值模拟 方法，对比
隧道 形的 。
1
工程概况
丽江至香格里拉铁路位于云南省西北部，南起大丽铁路 丽江车站， 金 ，经小
香格里拉，宗思隧
道，全长2 205 m ，隧道
190 m 。隧址区处 块
块相互碰
形成的青藏高 川滇
菱形断块的西 带（金
-
带）内，属我
国著名的 地震带南段 西地震带，受
，区内
地质构造发育。
2
三维数值模型建立
采用FLAC 3D X 立基本数值模型并进行分析，计算模型 横向取90m (
5倍洞径），竖
上取 顶以上50 m ，
加竖 的方式来体现，竖 取40
m ，纵向取80 m 。考虑到模型具有对称性，这里取模型的一 半进
，
及
采用节
，模及
划
图1。
采用三
体单元，采
尔-库伦本构模型；初
采用壳（Shell )单元，锚杆采用三维锚索（Cable )单元， 计算时考
材料为各向同性。 构计算模
图
2。本次计算参数参考TB 10003 -2016《铁路隧道设计规
范》[2]、GB 50010 -2010《混凝土结构设计规范》[3]，取值见
【文献标志码】B
表1。喷射混凝土厚度取25 c m 、27 c m 、30 c m 和32 c m ，按照 际开
三台阶开挖法进行开挖。
表1
模型材料物理力学参数
材料弹性模量
/GPa 泊松比
重度/(kN • m -3 )粘聚力
/
MPa 内
角/。围岩0+20.375250.2215锚杆2000.379/
/
喷射
21
0.3
22
图1
计算模型及网格划分
3
计算结果及分析
3.1 隧道贯通时围岩位移
图3为隧道 ，不同喷射 厚度情况下隧道周
边的竖
等
图。由图3知，四种工况中，隧道拱顶
[定稿曰期]2020 -01 -15[作者筒介]
方（1993〜），男，博士，主要从事山岭学及模
学
方面的研究。
四川建筑第4◦卷6期2020.12
115
•岩土工程与地下工程"
—■—喷混凝土厚度25cm •—喷混凝土厚度27cm —A—喷混凝土厚度30cm —r —喷混凝土厚度32cm
C u n to u r Of Z-l
■ 6.B 037E -01■ 6.0000E -01 P 5 0000E -01
混凝土厚度为25 c m 的拱顶沉降为431.8 mm ，混凝土厚 度为27 c m 的拱顶沉降为428. 5 mm ，约为混凝土厚度为25
c m 时的0. 99倍；混凝土厚度为30c m 的拱顶沉降为424. 8 mm ，约为
厚度为25 c m 时的0. 98
；
厚度为
32 c m 的拱顶沉降为423.2 mm ，约为 厚度为25 c m 时
的0.98 。开
测
站台信息，三种不同 厚度下拱
顶
放
占总 的比例为34 3。图5、图6 为不同工况下上、 阶水平位移随施工
步的变化曲线。
图2
锚杆及喷射混凝土处的沉降
，
喷射
厚度增大，拱顶
渐减小，说较大的喷射 厚
隧道拱顶处
的
形有
作用。
C o n to u r Of Z -I
e ^o o o o E ^o i
•2.0000E -01-3.0000E -01
图3 不同喷射混凝土厚度下模型竖向位移等值线
图4
不同混凝土厚度下的拱顶沉降位移曲线
图6 不同混凝土厚度时中台阶监测点水平位移曲线
由图5、图6知，混凝土厚度为25 c m 时上台阶水平位移 为211. 6 mm ，混凝土厚度为27 c m 时上台阶水平位移为 202.5 mm ，约为
厚度为25 c m 时的0. 96
；
厚为30 c m 时上台阶水平 为188.3 mm ，约为
厚度
为25c m 时的0. 89
；
厚度为32 c m 时上台阶水平位为179.6 mm ，约为 厚度为25 c m 时的0. 85 。1
厚度为25 cm 阶水平
为346. 1 mm ， 厚为27 c m 时上台阶水平
为336.1 mm ，约为 厚度
为25 c m 时的0.97 ；
厚为30 cm 阶水平位
为321.7 m m ，约为 厚度为25 c m 时的0. 93
；
厚度为32cm
阶水平
为312.5mm ，约为
厚度为25c m 时的0.90
。
隧道
的拱顶沉降
、上
阶水平
阶
水平 取并绘制不同工况 ，见图7。由图7
知
，
喷射
厚度的增加，拱
顶
降、上阶水平
阶水平
渐降低，
顶降
降低值
较小，上阶水平
阶水平
的显著降低。这说
增加
厚
控制水平方
果较好，对控制拱顶沉
(下转第119页）
图5 不同混凝土厚度时上台阶监测点水平位移曲线
3.2 开挖时围岩变形
图4为不同工况下监测断面的拱顶沉降位移随施工步 的
变化
。由图4知，隧道开 测
前，由 丨 开 ，监测 顶会发生先行沉降 ；当开
■
测 5 m
，拱顶降 增加，当开挖到监测
前方约2 m ，拱顶沉降
增
渐减小；
阶
阶开
，拱顶降
增长，其增长速率逐渐减小；
当工作面与监测 相
，沉降基 ，
作
前开挖，监测
降逐渐cng加气机
收敛。
喷混凝土厚度27c
116
四川建筑第4◦卷6期
2020.12
•岩土工程与地下工程"
垂直。
(4) 锚索的 顺序应考虑临近锚索的相互 。(5) 预 采用先 预 再整体
。根据设计 及规范要
成； 成观测锚
头无
再 。
(6)
方须在预
锚索锁定后才能开挖。
5
试验与监测
前应进行高压旋喷试验锚施工，在试锚
!
应收
料， 地质资料及设备、工艺等是否适宜，确，
前进行材料试验，锚索受
能试验及验收试
验。各项试验 验
，
实验
的主要内
：试验方法、数量使的材料、设备、仪器、加 、伸长 测，
验结果整理分析，并作出试验结论；监测工作必须与锚索张拉 同步进行，及
理资料，
反馈信息，设计规范要
基坑、周边建筑物、道 的沉降
进
测，在基四周设置水平位移及沉降观测点，基
测
由专人
测结果
及时进行反馈，发
常情况及时通知相关人员，作研究处理。
2
结束语
高压旋喷预应力锚索通过在软弱淤泥质地层中的成功
，验
旋喷锚索结合钻孔 桩 构能有 制
构变形，径旋喷锚索能够有效减低锚固体与土体
间的
水平，显著降 锚索的蠕 ， 地控制了基 （能够 的基
zigbee模块通信（当上部地层为较
厚的 质
而地
为较
，
当增加锚索 ，将锚固段深入下部较
，能有 锚索可靠
(旋喷锚索
锚固端3〜5 m
增加喷搅
高
喷浆压力，在锚固端 形成扩大头，提高锚
减少锚索
塑
形。
参考文献
[1 ]
闫锋.深大基坑旋喷锚索施工技术[J ].城市建设理论研究， 2015(10).[*]戴巍巍.深基 旋喷锚索与常规锚索技术比较
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[5 ] JG J 120 - 2012建筑基坑支护技术规范[S ].
(上接第116页）降作用较小。
图7 不同混凝土厚度时最大位移对比
4
结论
降、上阶水平 阶水平 渐降低，其
顶沉降
降
较小，上阶水平
阶水平的显著降低，增加
厚
控制水平方
形效果
较好，对控制拱顶沉降作用较小。
参考文献
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厚智能电力电容器
隧道
果
的影响[C ]//隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用，隧道、地
及岩石破碎理论与 一隧道、地
及岩石破碎
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，2007.
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值工程，2017 (13): 150 -152.
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拍痧棒隧道
的变形影响，
主要
：
(1)隧道
，
喷射
厚度增加，拱顶
渐减小，较大的喷射厚 隧道拱顶处 的变形有
作。
(2 )开挖过程中，随着隧道喷射混凝土厚度的增加，拱顶
与发展方向[J ].矿业快报，2007，23 (6): 16 - 20.
[4] ，刘煜，
.快速硬化型喷射混凝土的适用性及在
崤山隧道中的应用[J ].铁道建筑，2019, 59 (8): 75 -80.
[5]
陈创.高风险长 隧道
密实型喷射
术[J ].
四川建筑，2019, 39(2): 90 -91.[6] TB 10003 -2016铁路隧道设计规范[S ].[7] GB 50010 -2010混凝土结构设计规范[S ].
四川建筑第40卷6期2020. 12
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