陡坡偏壓小凈距隧道施工擾動(dòng)空間效應(yīng)研究

吳德興，李偉平，謝寶超，，王薇，潘文碩

(1.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310006；2.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075)

陡坡偏壓小凈距隧道施工擾動(dòng)空間效應(yīng)研究

吳德興1，李偉平1，謝寶超1，2，王薇2，潘文碩2

(1.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310006；2.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075)

摘要:為了解陡坡偏壓小凈距隧道施工對(duì)圍巖的空間擾動(dòng)影響，以排頭隧道為工程依托，依據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行隧道施工全過(guò)程三維數(shù)值模擬，對(duì)隧道施工影響下的圍巖擾動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行深入分析，重點(diǎn)考慮了中夾巖柱的位移及應(yīng)力演化特征及規(guī)律，研究結(jié)果表明：由于地形偏壓與施工偏壓的疊加效應(yīng)導(dǎo)致后行洞開(kāi)挖初期為施工全過(guò)程中變形控制的最關(guān)鍵階段，中夾巖柱受力狀態(tài)控制的關(guān)鍵時(shí)期及重點(diǎn)控制區(qū)域?yàn)橄刃卸撮_(kāi)挖期間先行洞的外側(cè)拱腳區(qū)域及后行洞開(kāi)挖期間先行洞外側(cè)拱腳至墻腳及后行洞內(nèi)側(cè)拱腳至墻腳區(qū)域。

關(guān)鍵詞：小凈距；偏壓隧道；中夾巖柱；擾動(dòng)空間效應(yīng)

伴隨國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，隧道工程得以廣泛運(yùn)用，受隧道選型、線路走向及地形地質(zhì)等因素限制，越來(lái)越多的偏壓小凈距隧道出現(xiàn)在工程實(shí)踐中[1]，近幾年，在杭新景、龍浦等高速公路中出現(xiàn)了坡度大于30°的陡坡偏壓小凈距隧道的工程案例，陡坡偏壓小凈距隧道施工過(guò)程中由于受到多重因素耦合效應(yīng)，相較與常規(guī)隧道其隧道結(jié)構(gòu)及圍巖力學(xué)效應(yīng)更復(fù)雜、施工難度、施工風(fēng)險(xiǎn)更高，如何準(zhǔn)確把握好其施工力學(xué)效應(yīng)是隧道施工與運(yùn)營(yíng)期間安全保障的關(guān)鍵。

國(guó)外學(xué)者們?cè)谛艟喙匪淼赖氖芰δＪ?、爆破?duì)隧道的影響及隧道間距對(duì)地表位移與圍巖壓力的影響等方面做了相關(guān)研究[2-4]，國(guó)內(nèi)學(xué)者們通過(guò)數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)、理論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法在偏壓小凈距隧道施工力學(xué)效應(yīng)方面開(kāi)展了大量的科研工作[5-15]，但目前針對(duì)陡坡偏壓小凈距復(fù)雜條件下的研究非常少，對(duì)于小凈距隧道開(kāi)挖后圍巖二次應(yīng)力場(chǎng)分布及施工過(guò)程中圍巖應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化過(guò)程及其分布規(guī)律的研究也很少，因此，考慮實(shí)際工程的需要并為更清楚地了解陡坡偏壓小凈距隧道施工條件下圍巖位移及應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)演化特征及規(guī)律，有必要對(duì)陡坡偏壓小凈距隧道施工空間擾動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行深入的分析。

1 數(shù)值計(jì)算模型

1.1依托工程概況

排頭隧道位于龍泉至浦城(浙閩界)高速公路工程LP04合同段，為雙洞單向行車雙車道小凈距隧道。左洞長(zhǎng)280m，右洞長(zhǎng)267m。隧道建筑限界凈高5m，凈寬10.75m。龍泉端兩洞設(shè)計(jì)線最小凈距9.86m，浦城端兩洞設(shè)計(jì)線最小凈距6.14m。隧道處于單斜地貌，右洞較左洞埋深淺，偏壓較為嚴(yán)重。IV級(jí)圍巖區(qū)段，先掘進(jìn)洞采用短臺(tái)階法施工，后掘進(jìn)洞采用短臺(tái)階、拱部留核心土弧形開(kāi)挖法施工，隧道施工先掘進(jìn)洞主洞超前后掘進(jìn)洞開(kāi)挖工作面不小于40m。

1.2模型尺寸及工況設(shè)計(jì)

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定模型尺寸，單洞開(kāi)挖跨度13.14m，凈距8m，拱肩厚度8m，地面坡度45°，模型縱向深度100m。整體模型網(wǎng)格劃分如圖1所示。圍巖采用摩爾庫(kù)倫本構(gòu)方程，單元類型為實(shí)體單元C3D8R，支護(hù)采用殼單元S4R。

圖1　數(shù)值計(jì)算模型圖Fig.1 Numerical calculation model

圖2　模型開(kāi)挖示意圖Fig.2 Model excavation sketch

圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)材料屬性見(jiàn)表1。

表1　材料參數(shù)表

依據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行施工過(guò)程的數(shù)值模擬，先開(kāi)挖深埋側(cè)洞，采用臺(tái)階法，后開(kāi)挖淺埋側(cè)洞，采用環(huán)形開(kāi)挖留核心土法，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺2m，臺(tái)階法上下臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)間距16m，先行洞上臺(tái)階與后行洞上臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)距離40m，開(kāi)挖示意圖如圖2。

2圍巖擾動(dòng)效應(yīng)分析

2.1圍巖位移場(chǎng)演化特征

2.1.1豎向位移場(chǎng)演化特征

先行洞開(kāi)挖時(shí)，選取斷面開(kāi)挖深度z=20m為分析目標(biāo)斷面，斷面分析測(cè)點(diǎn)及測(cè)線布置見(jiàn)圖3。

(a)測(cè)線布置；(b)測(cè)點(diǎn)布置圖3　測(cè)線及測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.3 Arrangement of line and point

圖4反映了地表測(cè)線L沉降槽曲線隨開(kāi)挖進(jìn)行的演化特征，圖4表明如下結(jié)論：

1)先行洞開(kāi)挖時(shí)地表沉降曲線呈現(xiàn)中間大，兩邊小槽型分布特征，先行洞開(kāi)挖期間，地表沉降槽曲線的中心線約在中夾巖柱中心線偏先行洞一側(cè)，當(dāng)后行洞隧道進(jìn)行開(kāi)挖后，地表沉降槽曲線中心線向后行隧道偏移，最終位置在后行洞隧道軸線與中夾巖柱中心線之間；

圖4　地表沉降槽曲線變化圖Fig.4 Curve of surface subsidence

2)當(dāng)深埋側(cè)先行洞開(kāi)挖時(shí)，由于存在偏壓情況，深埋側(cè)洞外側(cè)覆土厚度大于內(nèi)側(cè)，受隧道開(kāi)挖擾動(dòng)影響的圍巖范圍較大，導(dǎo)致圍巖外側(cè)松動(dòng)壓力較大，呈現(xiàn)出松動(dòng)圈內(nèi)土體下沉量外側(cè)大于內(nèi)側(cè)，此差異程度隨著拱頂覆土厚度的增加而減小，如圖5(a)所示，因此地層變形傳遞到地表時(shí)，地表沉降最大值出現(xiàn)在深埋側(cè)隧道內(nèi)側(cè)邊墻與中夾巖柱中心線之間；

3)當(dāng)淺埋側(cè)隧道開(kāi)挖后，由于覆土厚度較淺，淺埋側(cè)隧道拱頂以上土體受施工影響產(chǎn)生整體下沉，并且?guī)?dòng)深埋側(cè)土體有向淺埋側(cè)移動(dòng)的趨勢(shì)，呈現(xiàn)出深淺埋兩側(cè)隧道豎向位移最大區(qū)域向中夾巖柱逐漸偏移的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象將隨著開(kāi)挖的進(jìn)行越為明顯，當(dāng)縱向開(kāi)挖70m后，地表沉降最大值出現(xiàn)在淺埋隧道軸線靠近中夾巖柱5m左右，當(dāng)內(nèi)外洞拱肩位置最大豎向位移等值線相交后，形成潛在破裂面，容易引起此破裂面以下的中夾巖柱土體松動(dòng)及崩塌，如圖5(b)所示。

(a)Z=40 m；(b)Z=70 m圖5　豎向位移等值線圖Fig.5 Vertical displacement contour

研究表明，先行洞在開(kāi)挖全過(guò)程中每開(kāi)挖10m引起的地表沉降值變化較為穩(wěn)定，而后行洞開(kāi)挖過(guò)程中地表沉降變化明顯，先行洞開(kāi)挖第一個(gè)10m引起先行洞16%的地表下沉，后行洞開(kāi)挖第一個(gè)10m引起后行洞34%的地表下沉，表明在先行洞開(kāi)挖的基礎(chǔ)上進(jìn)行后行洞開(kāi)挖時(shí)，后行洞初期開(kāi)挖為地表變形關(guān)鍵控制階段。

為研究先行洞開(kāi)挖后，拱圈及隧道周邊圍巖體位移場(chǎng)擾動(dòng)特征及演化規(guī)律，取洞周特征部位進(jìn)行豎向位移監(jiān)測(cè)。圖6為Z=20m斷面拱圈特征點(diǎn)位移值隨開(kāi)挖進(jìn)行演化曲線。

圖6　先行洞豎向位移演化曲線Fig.6 Vertical displacement evolution curve of the exsiting tunnel

圖6反映了Z=20m監(jiān)測(cè)斷面先行洞拱圈各特征點(diǎn)隨掌子面推進(jìn)豎向位移演化規(guī)律，由圖可知：

1)拱圈各特征點(diǎn)約在距離監(jiān)測(cè)斷面前方18m時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生豎向位移，表明先行洞開(kāi)挖引起拱圈圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)效應(yīng)的影響范圍大致為1.5B；

2)掌子面經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)斷面后，除左右墻腳位置當(dāng)掌子面經(jīng)過(guò)后出現(xiàn)小幅度的隆起之外各特征點(diǎn)豎向位移顯著增加，就增加幅度而言，從大到小依次為拱頂、左拱肩、右拱肩、左拱腳及右拱腳，總體呈現(xiàn)為左側(cè)豎向位移大于右側(cè)，與上述地表沉降規(guī)律一致，原因不再贅述；

3)當(dāng)后行洞開(kāi)挖后，各特征點(diǎn)豎向位移呈持續(xù)增大趨勢(shì)，但增加幅度存在明顯差異，即在拱肩、拱腳及墻腳位置均呈現(xiàn)右側(cè)豎向位移增加速率大于左側(cè)，如圖所示，當(dāng)開(kāi)挖76m時(shí)右拱肩豎向位移已超過(guò)左拱肩，若掌子面繼續(xù)掘進(jìn)，右側(cè)位移大于左側(cè)位移的趨勢(shì)將愈發(fā)明顯，上圖也表明后行洞開(kāi)挖對(duì)先行洞拱圈各特征點(diǎn)豎向位移影響程度為拱頂>拱肩>拱腳。

后行洞拱圈各特征點(diǎn)豎向位移隨掌子面開(kāi)挖變化曲線如圖7所示，由圖可知：

1)當(dāng)先行洞開(kāi)挖時(shí)，后行洞拱圈各特征點(diǎn)豎向位移緩慢增加，增加速率由大到小依次為左拱肩、左拱腳、左墻腳、拱頂、右拱肩、右拱腳及右墻腳，此規(guī)律表明先行洞開(kāi)挖對(duì)后行洞的影響程度左側(cè)顯著大于右側(cè)；

2)當(dāng)后行洞開(kāi)挖后，各特征點(diǎn)豎向位移增大速率發(fā)生小幅度突增，當(dāng)掌子面經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)斷面后，各特征點(diǎn)位置出現(xiàn)急劇增加，左拱肩及拱頂豎向位移增加速率最大，其次為左拱腳，此階段為后行洞豎向位移變形控制關(guān)鍵階段，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)及監(jiān)測(cè)。

圖7　后行洞豎向位移演化曲線Fig.7 Vertical displacement evolution curve of the following tunnel

2.1.2水平位移場(chǎng)演化特征

圖8反映了測(cè)線L0水平位移隨深度變化的演化特征，由圖可知如下結(jié)論：

1)測(cè)線L0各個(gè)測(cè)點(diǎn)水平位移隨掌子面推進(jìn)發(fā)生明顯變化，從Z=10m至Z=40m之間，測(cè)線水平位移的分布規(guī)律是一致的，隨著掌子面推進(jìn)，水平位移逐漸增加；

2)當(dāng)Z=10m即掌子面剛經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)斷面時(shí)，先行洞隧道掌子面區(qū)域地層水平位移為正，即向右側(cè)有滑動(dòng)位移產(chǎn)生，其他區(qū)域的水平位移均向左，隨深度變化，地層水平位移分布大致為“M”型，水平位移最大值出現(xiàn)在深度為10m左右位置，即拱頂上方14m；

3)從Z=40m至Z=50m時(shí)，即后行洞掌子面推進(jìn)后，測(cè)線各測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生了向左側(cè)的整體水平位移；

4)當(dāng)Z=70m時(shí)，即后行洞已開(kāi)挖30m后，測(cè)線上水平位移的最大值由拱頂上方14m位置變化到隧底位置。由圖可知Z=70m曲線與Z=40m曲線的交點(diǎn)大致位于拱頂位置，拱頂上方測(cè)點(diǎn)隨后行洞開(kāi)挖水平位移向右，拱頂下方圍巖水平位移向左；

基于上述分析可以得到測(cè)線豎向不同區(qū)域在施工過(guò)程中水平位移的變化規(guī)律，拱頂上方區(qū)域在先行洞開(kāi)挖期間水平位移向左不斷增大，當(dāng)后行洞開(kāi)挖后水平位移方向改變向右不斷增加；掌子面區(qū)域在先行洞開(kāi)挖期間水平位移向右不斷增加，當(dāng)后行洞開(kāi)挖后水平位移發(fā)生突變，方向向左；隧道下方區(qū)域在施工全過(guò)程中水平位移不斷增大，方向始終向左。

圖8　水平位移隨深度變化曲線Fig.8 Horizontal displacement with depth curve

2.2圍巖應(yīng)力場(chǎng)演化特征

為了研究隧道施工過(guò)程中圍巖壓力偏壓程度的演化規(guī)律，分別計(jì)算先行洞及后行洞的洞周對(duì)稱點(diǎn)的圍巖豎向應(yīng)力的壓力比，以此衡量偏壓程度的大小，壓力比越接近1，表明偏壓程度小，壓力比遠(yuǎn)離1則表明偏壓程度大。

先行洞豎向應(yīng)力及后行洞豎向應(yīng)力偏壓比變化曲線如圖9所示。由圖9(a)可知：

1)原巖應(yīng)力場(chǎng)下，由于拱腳位置覆土厚度大于拱肩引起先行洞拱腳偏壓比大于拱肩，可以初步判斷，初始狀態(tài)下，偏壓比隨深度的增加而增大。

2)先行洞開(kāi)挖過(guò)程中，拱肩及拱腳偏壓比均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，拱肩降低速率較快，當(dāng)開(kāi)挖Z=5m時(shí)，左右拱肩豎向應(yīng)力出現(xiàn)相等的情況即不存在偏壓，而后繼續(xù)開(kāi)挖，偏壓比呈反向減小，右側(cè)拱肩豎向應(yīng)力大于左側(cè)，拱腳偏壓比隨先行洞開(kāi)挖逐漸減小，而后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；

3)當(dāng)Z=40m即后行洞開(kāi)挖后，拱腳偏壓比快速減小直至為0。而拱肩偏壓比受后行洞開(kāi)挖影響較小，一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。拱肩最終偏壓比為0.84。

上述分析表明，后行洞開(kāi)挖對(duì)減輕拱肩偏壓比有利，對(duì)拱腳偏壓比影響較小。

圖9(b)反映后行洞拱肩及拱腳偏壓比隨施工進(jìn)程的演化特征，由圖可知：

1)初始狀態(tài)下，與先行洞一致，表現(xiàn)為覆土厚度越大，偏壓比越大，拱肩及拱腳的初始偏壓比分別為1.4及1.48；

2)先行洞開(kāi)挖，后行洞拱肩及拱腳偏壓比均呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，拱腳偏壓比增大速率更快，表明先行洞開(kāi)挖引起地形偏壓與施工偏壓的疊加，加劇了后行洞的偏壓程度；

3)當(dāng)后行洞開(kāi)挖后，應(yīng)力釋放并重新調(diào)整，拱腳及拱肩偏壓程度均減輕，拱肩偏壓比減小速率更快，并在Z=48m左右出現(xiàn)反向減小，即右側(cè)拱肩豎向應(yīng)力大于左側(cè)，初步分析，隨后行洞不斷掘進(jìn)，由于后行洞覆土較淺，拱部上方圍巖受開(kāi)挖擾動(dòng)影響持續(xù)增加直至貫穿至地表，淺埋側(cè)拱部上方圍巖松動(dòng)壓力持續(xù)增加而引起后行洞右側(cè)拱肩豎向應(yīng)力大于左側(cè)，而拱腳偏壓比則呈單向減小，最終穩(wěn)定在1.4左右。

(a)先行洞豎向應(yīng)力偏壓比變化曲線；(b)后行洞豎向應(yīng)力偏壓比變化曲線圖9　豎向應(yīng)力偏壓比變化曲線Fig.9 Curve of vertical stress bias ratio

分別提取初始狀態(tài)、后行洞開(kāi)挖及最終狀態(tài)3個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的雙洞拱肩和拱腳偏壓比數(shù)據(jù)，如表2所示。由表2可知，初始狀態(tài)下，后行洞圍巖豎向應(yīng)力偏壓程度明顯大于先行洞，當(dāng)先行洞開(kāi)挖過(guò)程中，先行洞偏壓程度減輕而后行洞偏壓程度繼續(xù)加重，后行洞拱腳位置偏壓比達(dá)1.9，后行洞開(kāi)挖后，后行洞偏壓程度逐漸減輕，最終狀態(tài)時(shí)先行洞偏壓程度微弱，而后行洞偏壓程度較強(qiáng)。

表2　偏壓比值

3中夾巖柱擾動(dòng)效應(yīng)分析

在小凈距隧道施工過(guò)程中，中夾巖柱厚度較小，多次受到擾動(dòng)，使得圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為變得更為復(fù)雜，中夾巖柱是小凈距隧道圍巖穩(wěn)定性控制的關(guān)鍵部位，因此，以下對(duì)中夾巖柱的位移場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)隨開(kāi)挖進(jìn)程的演化特征進(jìn)行分析。

3.1位移演化特征

各施工步的中夾巖柱區(qū)域豎向位移場(chǎng)分布如圖10所示。

(a)Z=10 m;(b)Z=30 m;(c)Z=40 m;(d)Z=50 m;(e)Z=60 m;(f)Z=70 m圖10　中夾巖柱豎向位移分布圖Fig.10 Vertical displacement distribution of the middle rock pillar

圖10反映了中夾巖柱在各施工步豎向位移分布規(guī)律，由圖10可知：

1)在Z=10～40 m區(qū)間，中夾巖柱豎向位移場(chǎng)的分布規(guī)律是一致的，由于先行洞開(kāi)挖，造成地形偏壓與施工偏壓的疊加，中夾巖柱豎向位移場(chǎng)的分布明顯呈現(xiàn)偏壓特征，即總體上中夾巖柱區(qū)域左側(cè)豎向位移顯著大于右側(cè)；

2)在Z=50～70 m區(qū)間，由于后行洞開(kāi)挖，引起中夾巖柱區(qū)域豎向位移場(chǎng)分布規(guī)律的改變，當(dāng)Z=50 m時(shí)，中夾巖柱豎向位移場(chǎng)分布偏壓特征基本消失，隨后行洞掌子面繼續(xù)掘進(jìn)，豎向位移場(chǎng)呈現(xiàn)偏壓特征，總體上中夾巖柱右側(cè)豎向位移大于左側(cè)。

上述分析表明，先行洞開(kāi)挖時(shí)中夾巖柱受擾動(dòng)區(qū)域及影響程度較小，與單洞偏壓隧道的位移分布規(guī)律一致，后行洞開(kāi)挖后，中夾巖柱受擾動(dòng)影響愈為強(qiáng)烈，中夾巖柱豎向位移場(chǎng)分布規(guī)律發(fā)生較為明顯的改變，后行洞開(kāi)挖引起的豎向位移場(chǎng)與先行洞引起的位移場(chǎng)產(chǎn)生疊加，這種疊加效應(yīng)在后行洞開(kāi)挖初期有助于改善先行洞開(kāi)挖引起的中夾巖柱豎向位移場(chǎng)偏壓特征，而后行洞繼續(xù)開(kāi)挖后，此疊加效應(yīng)引起豎向位移場(chǎng)產(chǎn)生向后行洞偏移的偏壓特征。

3.2應(yīng)力演化特征

各施工步的中夾巖柱區(qū)域豎向應(yīng)力場(chǎng)分布如圖11所示。

(a)Z=10 m;(b)Z=30 m;(c)Z=40 m;(d)Z=50 m;(e)Z=60 m;(f)Z=70 m圖11　中夾巖柱豎向應(yīng)力分布圖Fig.11 Vertical stress distribution of the middle rock pillar

圖11反映了中夾巖柱在各施工步豎向應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律，由圖可知：

1)在Z=10～40 m區(qū)間，中夾巖柱豎向應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律是一致的，由于先行洞開(kāi)挖，造成地形偏壓與施工偏壓的疊加，中夾巖柱豎向應(yīng)力場(chǎng)的分布明顯呈現(xiàn)偏壓特征，即總體上中夾巖柱區(qū)域左側(cè)豎向應(yīng)力顯著大于右側(cè)，此外在先行洞右側(cè)拱腳位置出現(xiàn)壓應(yīng)力集中，應(yīng)力集中程度隨開(kāi)挖進(jìn)行不斷增大；

2)在Z=50～70 m區(qū)間，由于后行洞開(kāi)挖，引起中夾巖柱區(qū)域豎向應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律的改變，當(dāng)Z=50時(shí)，中夾巖柱豎向應(yīng)力場(chǎng)分布偏壓特征基本消失，后行洞的左側(cè)拱腳位置出現(xiàn)顯著的壓應(yīng)力集中，隨后行洞掌子面繼續(xù)掘進(jìn)，豎向位移場(chǎng)呈現(xiàn)偏壓特征，總體上中夾巖柱右側(cè)豎向應(yīng)力大于左側(cè)，且隨掌子面不斷推進(jìn)，先行洞右側(cè)拱腳及后行洞左側(cè)拱腳部位壓應(yīng)力集中逐漸增強(qiáng)，兩側(cè)壓應(yīng)力集中區(qū)域相交并重疊，最終可能貫通中夾巖柱區(qū)域，因此可知，拱腳區(qū)域?yàn)橹袏A巖柱受力最不利區(qū)域，應(yīng)對(duì)此區(qū)域采取適用的方法進(jìn)行加固。

4結(jié)論

1)由于地形偏壓與施工偏壓的疊加效應(yīng)導(dǎo)致后行洞開(kāi)挖初期為施工全過(guò)程中變形控制的最關(guān)鍵階段。

2)后行洞開(kāi)挖對(duì)減輕先行洞拱肩偏壓程度有利，對(duì)拱腳偏壓程度影響較小，先行洞開(kāi)挖引起地形偏壓與施工偏壓的疊加，加劇了后行洞的偏壓程度，當(dāng)后行洞開(kāi)挖后，應(yīng)力釋放并重新調(diào)整，拱腳及拱肩偏壓程度均減輕，拱肩偏壓比減小速率最快。

3)中夾巖柱受力狀態(tài)控制的關(guān)鍵時(shí)期及重點(diǎn)控制區(qū)域?yàn)橄刃卸撮_(kāi)挖期間先行洞的外側(cè)拱腳區(qū)域及后行洞開(kāi)挖期間先行洞外側(cè)拱腳至墻腳及后行洞內(nèi)側(cè)拱腳至墻腳區(qū)域。

參考文獻(xiàn)：

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Study on construction disturbance spatial effect ofbias tunnels with small interval and steep slope

WU Dexing1，LI Weiping1，XIE Baochao2，WANG Wei2，PAN Wenshuo2

(1．ZhejiangProvinceInstituteofCommunicationsPlanning，DesignandResearch，Hangzhou310006，China；2．SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410075，China)

Abstract:In order to understand construction disturbance induced spatial effect of bias tunnels with small interval and steep slope，this paper took the Paitou tunnel as an example to carry out the whole process of three-dimensional simulation of tunnel construction based on the engineering practice and analyze the construction disturbance effect of surrounding rock. The focus was on the evolution characteristics and regularity of displacement and stress in the middle rock pillar. The results show that the early stage of following tunnel excavation is the most important period to control the deformation in the whole process of construction due to the superposition effect of terrain bias and construction bias，and that the key period of stress state control in the middle rock pillar is the stage of existing tunnel excavation. The key region is the arch foot of existing tunnel during the existing tunnel excavation and the arch foot to wall foot of existing tunnel during the following tunnel excavation and the arch foot to wall foot of following tunnel during the following tunnel excavation.

Key words:small interval；bias tunnel；middle rock pillar；disturbance spatial effect

收稿日期：2015-11-22

基金項(xiàng)目：浙江省交通運(yùn)輸廳科研計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013H04)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51208525)

通訊作者：謝寶超(1982-)，男，湖北隨州人，講師，博士，從事土木工程防災(zāi)減災(zāi)方面的研究；E-mail: xiebaochao@csu.edu.cn

中圖分類號(hào)：U455.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-7029(2016)05-0906-08