铁路立体交叉隧道施工与地震动力影响分区研究

摘要

随着我国交通网络的不断发展，新建隧道与既有隧道立体交叉的情况越来越多。新建隧道施工时，会使既有隧道周边围岩松弛，特别是多条隧道近接施工时，这种影响会更为明显，严重时会产生隧道结构的严重破坏和围岩局部或整体崩塌滑移;因此，根据施工影响分区选择合适的施工方法、加固措施尤为重要。本文以国家自然科学基金高铁联合基金重点项目等课题为依托，以沈丹客专与同金铁路联络线草莓沟2号隧道、金丹铁路联络线盘道岭隧道立体交叉为工程实例背景，运用理论分析、数值计算等方法，系统地进行了立体交叉隧道在不同的影响因素下的规律性研究，在对立体交叉隧道近接施工提出影响分区基础上，根据其强度准则还对地震动力计算、影响分区进行了初步探讨。其主要内容与成果有:
　　(1)依据文献调研、正交实验设计、数值计算得到立体交叉隧道影响因素的影响大小顺序依次为围岩级别、隧道净距、交叉角度、结构形式、施工顺序、埋深。
　　(2)根据100个三维有限元数值计算模型，详细分析了在不同的隧道净距、围岩级别和交叉角度情况下，新建隧道施工对既有隧道影响的规律。
　　(3)基于上述数据计算的成果，运用非线性拟合的理论分析方法，得到了铁路立体隧道交叉施工中各影响因素（围岩级别、隧道净距和交叉角度）下的影响分区。
　　(4)运用三维动力有限元数值计算方法，分析了高速铁路立体交叉隧道在地震激励作用下隧道支护结构影响变化规律，并对地震影响分区作了初步的探讨。