小净距隧道施工地层和隧道变形特征及韧性评价研究

摘要

小净距隧道左右洞之间距离较小，后行隧道施工扰动极易威胁先行隧道的结构安全，实现小净距隧道工程中先行隧道结构抵抗后行隧道施工扰动能力和扰动后功能恢复能力的量化评估，即韧性评价，对于小净距隧道的安全建设具有重要意义。以新晋高速公路韩口隧道中小净距隧道为背景工程，考虑工程中Ⅴ级围岩段隧道埋深和净距的变化，基于ABAQUS平台建立9种工况(3种埋深×3种净距)的有限元模型，并基于实测隧道拱顶沉降和收敛变形验证数值模型的合理性。研究发现，相较于水平收敛，后行隧道施工拱顶沉降对应的先行隧道功能降低更为显著，更适合作为韧性计算的指标。基于确定的韧性计算指标和性能演化规律，实现了各工况下抗力韧性和恢复韧性的指数计算。在相同埋深下，隧道净距从10 m增大到30 m,先行隧道的抗力韧性指数和恢复韧性指数提高1.0%～9.0%;在相同净距下，隧道埋深从150 m减小到50 m,先行隧道的抗力韧性指数和恢复韧性指数提高4.0%～12.0%。隧道净距越大、埋深越小，隧道的抗力韧性指数和恢复韧性指数越高，所有工况中仅埋深150 m、净距10 m的工况，先行隧道的韧性处于中韧性等级，其他工况下先行隧道为处于高韧性等级。本研究为小净距隧道的韧性设计与施工提供了量化评价方法，可为类似工程的建设提供参考。

关键词

小净距 / 深埋隧道 / 拱顶沉降 / 隧道功能 / 韧性评价