为了探究深埋水平层状围岩小断面拱形隧洞顶板稳定性的计算理论。针对厚层水平层状岩体,通过对现有理论的总结分析,同时采用等效刚度法,分别研究了等截面层状顶板以及变截面层状顶板跨中(拱顶)竖向相对变形的计算方法。结果表明:水平层状围岩小断面隧洞的开挖施工过程中,层状顶板的主要受力模式为简支梁模型,采用简支梁模型对层状顶板位移稳定性进行预测是合适的;对层状顶板位移稳定性进行理论预测时,应根据层状顶板的实际情况选取等截面或变截面简支梁模型;通过工程算例以及数值模拟方法,验证了提出计算理论的合理性及适用性。最终表明提出的计算理论能够判定深埋水平层状围岩小断面拱形隧洞顶板的稳定性。
Abstract
This paper aims to investigate the calculation theory for roof stability in small section arch tunnels with deep horizontal layered surrounding rock. Based on summary and analysis of existing theory, we studied the calculation methods for the vertical relative deformation of the mid-span (vault) of layered roofs with both equal section and variable section by using the equivalent stiffness method. The results demonstrate that during the excavation of a small cross-section tunnel with horizontal layered surrounding rock, the layered roof primarily exhibits a simply supported beam model as the main stress mode. Therefore, predicting the displacement stability with a simply supported beam model is suitable for the layered roof. Additionally, when theoretically predicting the displacement stability of the layered roof, we should select the simply supported beam model with either equal section or variable section based on the actual situation. The rationality and applicability of the proposed calculation theory are verified through engineering examples and numerical simulations. Overall, the calculation theory presented in this paper effectively determines the stability of the roof in small section arch tunnels with deep buried horizontal layered surrounding rock.
关键词
水平层状围岩 /
等效刚度法 /
竖向相对变形 /
简支梁模型 /
变截面层状顶板
Key words
horizontal layered surrounding rock /
equivalent stiffness method /
vertical relative deformation /
simply supported beam model /
layered roof with variable section
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基金
国家自然科学基金项目(51968041);青海省科技计划资助项目(2020-SF-138);甘肃省优秀研究生“创新之星”项目(2022CXZX-531);山东职业学院青年科研基金项目(KYKJ-XYQ-202003)
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