Evolution characteristics analysis of pressure-arch in a double-arch tunnel

Abstract

Original scientific paperIn order to provide a basis for the reinforcement design and construction safety of the double-arch tunnel, it is of theoretical and practical value to analyse the morphological characterization, the evolution process and the skewed effect of the pressure-arch in a double-arch tunnel. Based on the descriptions of the boundary parameters of the pressure-arch in a double-arch tunnel, taking the 80 m buried depth double-arch highway tunnel as the research object, the numerical calculation model of the double-arch tunnel was built by using FLAC3D, and then the morphological evolution of the pressure-arch induced by step-by-step excavation was analysed. The results showed that the pressure-arch of the double-arch tunnel displayed the skewed distribution characteristics which were gradually diminishing from the left tunnel to the right tunnel, the strain energy dissipation of the double-arch tunnel from the left tunnel to the right tunnel was from high to low, and the nonlinear response characteristics in different excavation sequences were sensitive to the changes of the stress state. The results provided a basis for the rock reinforcement design and safety construction of double-arch tunnel.Keywords: double-arch tunnel; numerical calculation; pressure-arch; skewed effect; strain energy Analiza razvoja značajki tlačnog svoda u tunelu s dvostrukim svodomIzvorni znanstveni članak Kako bi se osigurala osnova za pojačanje konstrukcije i sigurnost izgradnje tunela s dvostrukim svodom, od teorijske i praktične vrijednosti je analizirati morfološku karakterizaciju, proces razvoja i asimetrični učinak tlačnog svoda u tunelu s dvostrukim svodom. Na temelju opisa graničnih parametara tlačnog svoda u tunelu s dvostrukim svodom, kao istraživački objekt uzet je tunel autoceste s dvostrukim svodom iskopan na dubini od 80 m, te je izrađen numerički proračunski model tunela s dvostrukim svodom uporabom FLAC3D, a potom je analiziran morfološki razvoj tlačnog svoda induciran iskopom korak-po-korak. Rezultati su pokazali da tlačni svod tunela s dvostrukim svodom pokazuje karakteristike asimetrične distribucije koja se postupno smanjuje od lijevog tunela ka desnom tunelu, da rasipanje energije deformacije tunela s dvostrukim svodom od lijevog tunela ka desnom tunelu ide od visokog do niskog, te da su nelinearne odzivne karakteristike u različitim sekvencama iskopa osjetljive na promjene u stanju naprezanja. Rezultatima je omogućena osnova za konstrukcije pojačane kamenom i sigurnost u izgradnji tunela s dvostrukim svodom.Ključne riječi: asimetrični učinak; energija deformacije; numerički proračun; tlačni svod; tunel s dvostrukim svodom