位移反分析法在隧道不良地质地段的优化应用.pdf

路基工程 ·22· SubgradeEngineering 2014年第4期(总第175期) DOI：10．13379／j．issn．1003—8825．2014．04．05 位移反分析法在隧道不良地质地段的优化应用 石 荔。吴 立 (中国地质大学(武汉)工程学院，武汉430074) 摘要：隧道工程信息化施工应用十分普遍，反演分析是信息化施工的核心内容，位移反分析 法作为目前最常用的一种，有它独特的优点。山岭隧道洞口是隧道施工的关键部位，由于施工扰动 造成地应力的重分布，它是造成洞12边坡滑动、洞口浅埋段塌方的主要因素。结合油坊坪隧道，根 据现场资料和监控量测信息找出了隧道出口的各种不良地质现象，利用有限元分析软件ANSYS中 的优化设计模块，对隧道参数进行优化反分析，结合反演结果预测出变形趋势。据此可以反馈原设 计方案并进行修正，相应地提出一些针对性的工程技术措施，保障安全。 关键词：隧道；不良地质；位移反分析；优化分析；信息化施工 文献标志码：A 中图分类号：U452．1+1 0 引言 进行动态位移反分析与预测…，获得变形发展趋势， 对于原始的地层资料，一般利用工程类比、理 并提出相关防治措施，确保安全。 论验算、模型试验等方法进行设计施工，这在一定 程度上脱离了具体隧道工程的实际情况¨1。反分析 1 工程背景 就是以现场量测到的反映系统力学行为的某些物理 1．1工程概况 信息量(位移、应力、应变等)为基础，通过反演模 以沪昆客运专线长昆湖南CKTJ一9标段的油坊坪 型(系统的物理力学性质模型及其数学描述)，反演 推算得到该系统的某些初始参数的方法。根据现场 程背景，全长900．76m，最大埋深127．40m，地面坡 量测信息的不同，岩土工程反分析可以分为应力反 度45。。根据区域地质资料，该隧道出口区段的岩性 分析法、位移反分析法及应力位移反分析法等。由 特征由新至老主要是第四系全新统坡洪积Q4圳+pl(包 于位移值是较易通过实测得到的，也是较为可靠的 物理量，所以在岩土工程反分析中根据实测位移， 群马底驿组三段吒…岩性主要是砂质板岩。DK388 通过反演获得描述该问题的最佳模型及模型参数等 +055处通过断层17150，断层上、下盘产状分别为： 信息的位移反分析方法成为最主要的研究对象，应 用也最为广泛口-。 坡岩体较破碎，节理裂隙发育，风化层厚度较大。 许多学者利用量测的全量位移或增量位移，将 1．2变形特征 该法成功地应用于基坑、盾构及岩体隧道等实际工 油坊坪隧道出口采用直切式洞门，在出口导向 程口]，但将该法应用于岩体隧道工程反分析中时， 墙和管棚施作完成后，于2012年8月19日向进口 相关文献侧重于理论介绍和软件优化模块的介绍， 方向掘进，采用三台阶七步开挖法施工，只开挖弧 很少应用到解决实际工程问题。本文采用反演正算 综合预测法的基本思路，针对油坊坪隧道出口不良 截至2012年9月5日，洞内、地表、护坡出现多处 地质情况，结合监控量测数据与优化正反分析方法 变形裂缝，主要变形裂缝如下： 裂缝①：该隧道出口段边、仰坡喷射混凝土局 收稿日期：2013—09—16 部开裂，导向墙累计下沉约35cm，如图1(a)； 基金项目：武汉市科技局社会发展科技攻关计划(201160823268) 作者简介：石荔(1988一)，女，山西阳泉人。硕士研究生， 主要从事土木工程与地下工程的研究工作。E—mail：期支护已施作完成，初期支护沉降过大，最大累计 sl—tug@163．COlll。