隧道拱頂空洞計算分析

【摘要】隨著我國交通行業的快速發展，公路與鐵路隧道的數量不斷增加。山嶺隧道由于施工等多種原因經常存在空洞，尤其拱頂空洞尤為普遍，本文運用ansys有限元軟件對猴子巖隧道拱頂襯砌空洞進行了數值模擬，為隧道的加固改造提供理論依據。

【關鍵詞】隧道；空洞；數值模擬

1、引言

目前公路與鐵路隧道多采用復合式襯砌，二次襯砌拱頂脫空問題十分普遍。二次襯砌空洞會造成襯砌厚度不足，結構受力特性惡化，并可能導致襯砌開裂、滲漏水，嚴重的可能引起隧道的局部坍塌。所以二次襯砌空洞特別是拱頂脫空應該引起我們足夠的重視。

2、工程概況

猴子巖隧道為分離式+小凈距組合隧道。左洞長2961.95m，右洞長2974m，屬長隧道；隧道凈距30～16.37m，隧道區出露侏羅系中統沙溪廟組泥巖、砂巖夾粉砂巖，巖層傾向南東，傾角12～25°。無斷裂構造，構造屬簡單地區。本隧道采用三心園曲墻結構，拱部大圓半徑R=734.5cm，邊墻大圓半徑R2=800cm。斷面凈空13.29m，凈高7.62m，內凈空面積86.42m3。

3、模型建立

3.1參數選取

模型采用最不利支護參數，二襯厚度40cm，錨桿采用3.5m的φ25砂漿錨桿，間距為1m*1m，初襯采用15cm噴射混凝土，拱架采用H型型鋼。為簡化模型，采用將隧道周圍圍巖參數提高來模擬初襯錨桿及拱架，具體參數見下表。

3.2計算邊界確定

為保證足夠的求解精度和控制模型的大小，將半無限邊界簡化為有限邊界，有限元的分析區域可以限制在一定的范圍內，模型邊界取距隧道3-5倍的隧道洞徑。本模型左右邊界采用4倍的洞徑共90米。……