富水软岩页岩隧道施工力学三维数值分析

王思 齐*, 赵 刚, 杨 彪
中国铁建昆仑投资集团有限公司

摘要


在高速公路复线隧道施工中，富水软岩页岩段的力学特性对施工安全构成了严峻挑战，尤其是在埋深
约 190m、开挖高度约 15.5m和水头约 78m的条件下，围岩级别为Ⅴ级且岩体强度较低，本研究旨在对该隧道富水
软岩页岩段进行三维数值分析。首先基于实地勘察资料和隧道设计参数，构建三维有限元模型，采用 COMSOL
Multiphysics软件进行模拟；其次定义模型参数，包括岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度等，并设置相应的边界条
件；第三设置不同的注浆加固方案，包括不同注浆压力和材料类型，通过逐步施加开挖荷载，观察围岩的应力和位
移反应。在高压注浆方案下，围岩的最大主应力进一步降低至 3.5 MPa，最大位移降至 15 mm，这一方案显示出最佳
的加固效果，围岩的应力和位移均达到了最优状态。

关键词


富水软岩页岩；隧道施工；力学三维分析；有限元模型

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参考


[1]Liu L, Song Z, Li X. Artificial intelligence in tunnel

construction: A comprehensive review of hotspots and

frontier topics[J]. Geohazard Mechanics, 2024, 2(1): 1-12.

[2]Xu Z, Lin P, Xing H, et al. Hydro-mechanical

coupling response behaviors in tunnel subjected to a waterfilled karst cave[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering,

2021, 54(8): 3737-3756.

[3]Zhang D, Sun Z, Fang Q. Scientific problems

and research proposals for Sichuan–Tibet railway tunnel

construction[J]. Underground Space, 2022, 7(3): 419-439.

[4]Yan T, Shen S L, Zhou A. Identification of geological

characteristics from construction parameters during shield

tunnelling[J]. Acta Geotechnica, 2023, 18(1): 535-551.

[5]崔凌岳，王福文，孙铁成.浅埋暗挖交叉相贯

隧道施工力学行为试验研究 [J].建筑科学与工程学报，

2024，41（2）：115-123

[6]吴康，申玉生，易鹏豪，宗志栓，邱泽刚，陈

晨.软土地层浅埋暗挖矩形大断面隧道施工力学响应特征

[J].城市轨道交通研究，2024，27（10）：45-50

[7]Mishra A K, Aithal P S. Job safety analysis during

tunnel construction[J]. International Journal of Applied

Engineering and Management Letters (IJAEML), 2021, 5(1):

80-96.

[8]Song Z, Cheng Y, Zhang Z, et al. Tunnelling

performance prediction of cantilever boring machine in

sedimentary hard-rock tunnel using deep belief network[J].

Journal of Mountain Science, 2023, 20(7): 2029-2040.

[9]Lei M, Shi Y, Tang Q, et al. Construction control

technology of a four-hole shield tunnel passing through pile

foundations of an existing bridge: a case study[J]. Journal of

Central South University, 2023, 30(7): 2360-2373.

[10 ]Qiao Y, Tang J, Liu G, et al. Longitudinal

mechanical response of tunnels under active normal faulting[J].

Underground Space, 2022, 7(4): 662-679.




DOI: http://dx.doi.org/10.12361/2661-3506-06-12-140226

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