隧道开挖面附近约束损失分析

隧道开挖面附近呈现三维应力状态,分析开挖面附近围岩与支护的相互作用较为复杂。这种复杂的应力分析往往需通过三维数值模拟来解决。然而,采用径向虚拟支护压力的约束损失概念,能近似地将三维应力转换为二维应力进行分析。隧道约束损失通常以洞壁径向位移为研究对象,本文采用隧道围岩弹性变形以及塑性变形的收敛线,分析这两种情况下的约束损失与位移释放的关系,介绍了位移释放率沿隧道纵轴线的分布规律。采用FLAC3D模拟了静水应力场下无支护圆形隧道,研究了岩体膨胀角、摩擦角以及粘聚力对开挖面的位移释放率的影响,并和已有公式的纵断面曲线进行了比较。研究结果表明,隧道的位移释放率受岩体膨胀角影响较大,而受粘聚力的影响很小。     

隧道逃生管道的冲击实验与仿真模拟

针对隧道施工中的塌方事故,进行了隧道逃生管道的系统设计。首先进行了圆管承受横向冲击荷载的现场实验,研究了冲击能量与变形模态、凹陷变形之间的关系。其次采用ANSYS LS-DYNA进行了仿真模拟,给出了凹陷变形的时程曲线,获得了与现场实验较一致的结果。实验研究与数值模拟结果表明,砂垫平铺圆管的横向冲击变形主要为冲击点局部凹陷,结构的整体弯曲变形可以忽略。同时,根据岩块大小和下落高度,可以通过计算凹陷变形而确定圆管厚度,为逃生管道的安全设计提供依据。