隧道双层预支护力学分析模型

摘要

cqvip:为了研究隧道施工双层预支护体系的协同作用机制和作用效果,考虑管棚、旋喷桩、注浆等预加固方式的协同作用,将双层预支护结构等效为梁单元,将预支护结构之间的土体视作弹簧单元,支撑预支护两端的连续墙采用弹性支座模拟,采用不同的梁单元刚度模拟隧道施工过程中结构抗弯刚度的变化,建立隧道施工双层预支护体系的力学分析模型。推导分析模型的耦合挠曲微分方程组,结合边界条件,得到挠曲理论解。以广佛(广州—佛山)环线城际铁路东平一号隧道为背景,选取下层预支护结构拱顶纵向中间位置的沉降进行对比分析。研究结果表明:中间位置沉降的理论计算值、有限元计算值和实测值分别为4.0,3.7和3.9 mm,误差在可接受范围内,验证了模型的可靠性;中间土体弹簧与水平旋喷桩直径分别对体系的协同作用、挠曲变形有较大影响。