单洞双线高铁标准隧道空间位移预测分析

单洞双线高铁标准隧道空间位移预测分析摘 要：以郑西客运专线单洞双线高铁隧道为工程背景，采用三维数值模拟对高铁隧道地层空间位移进行分析；结果表明：①受地层条件、开挖步序和掌子面空间效应的影响，隧道洞周地

单洞双线高铁标准隧道空间位移预测分析 摘要：以郑西客运专线单洞双线高铁隧道为工程背景，采用三维数值模拟 对高铁隧道地层空间位移进行分析；结果表明：①受地层条件、开挖步序和掌 子面空间效应的影响，隧道洞周地层空间位移表现出显著地阶段性：先期位 移；位移急剧增大；位移基本稳定或无限接近于某固定的位移值。②在黄土地 层中的隧道开挖，初期支护应及时支护、及早封闭成环，对控制洞周地层空间 位移的发展效果明显。③无支护条件下，掌子面挤出变形的量值和速率均有较 大幅度增长；初期支护应及时支护、及早封闭成环有效控制了掌子面挤出变形 的发展。④不同工况条件下，隧道仰拱部位塑性区半径均较大，这主要是由于 客运专线几何断面形式决定的，仰拱部位曲率较大。 关键词：单洞双线；高铁隧道；地层空间位移；三维数值模拟 1概 况 隧道开挖破坏了地层原有的应力平衡状态，引发洞周地层产生变形。 对已建成铁路隧道地层变形实测数据进行分析，结果表明：在隧道横剖面上地 表沉降近似服从正态分布，位移最大值隧道中线上方；沿隧道纵向地表沉降反 应掌子面空间效应，即随着掌子面向前推进，掌子面抢房一定范围内土体产生 空间位移，如图1所示。 目前对于铁路隧道地层变形主要集中在拱顶沉降与水平收敛，对空间 位移研究较少。扈世民对大断面黄土隧道空间位移进行数值分析与现场实测， 得到了一些有益的结论。选取郑西客运专线标准高铁单洞双线隧道为工程背 景，如图2所示，采用三维有限元计算对隧道的空间位移发展规律进行研究， 为类似工程提供借鉴与参考。 2地层空间位移产生机理 随着隧道掌子面向前推进，洞周地层位移响应表现为不同阶段，洞周 地层产生机理可概括为： ①地层损失位移。 ②土体固结产生位移。