既有隧道受临近隧道爆破开挖影响及安全性评估研究

发布时间：2017-10-21 02:13

  本文关键词：既有隧道受临近隧道爆破开挖影响及安全性评估研究

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【摘要】： 新建隧道爆破开挖可能引起邻近既有隧道损伤的危险,在与既有隧道的间距比较小的情况下进行新隧道的爆破开挖,开挖产生的爆破地震波会危及既有隧道围岩和衬砌结构的安全和稳定。本文以某隧道为背景,运用有限元基本方法,采用MIDAS/GTS软件对既有隧道受新建隧道爆破施工的影响进行了数值分析,讨论了在不同间距,不同围岩类别情况下,新建隧道爆破对既有隧道变形、振速、应力的影响。通过对某隧道的现场检测,分析了裂缝产生的原因、裂缝对隧道安全性的影响,并对隧道安全性进行了评估,结合隧道常见的裂缝病害,给出了一些裂缝修补技术,以保证既有隧道运营的安全性。 本文首先对既有隧道受临近隧道爆破影响及既有隧道安全评估的研究价值,国内外的研究现状,新老研究方法的对比进行了详尽的概括和阐述。以岩石爆破的破坏理论、应力波理论和动力有限元法为基础,通过MIDAS/GTS软件,对不同的算例进行了既有隧道受邻近爆破影响的三维数值模拟分析。分别考虑了不同的隧道间距,不同的围岩的类型等情况,主要分析了既有隧道衬砌和围岩在受邻近爆破影响下的振动速度、应力和衬砌变形,研究不同断面振速极值的位置,出现的时间,不同方向振速峰值的变化情况,并将各种不同情况的计算结果进行比较和分析,得出了一些有益的结论;利用MIDAS/GTS软件,在弹性地基梁理论和结构力学理论的基础上,使用荷载结构法计算既有隧道衬砌在出现裂缝、破损情况下的受力状态,对新建隧道在施工建设过程中判断既有衬砌所受的影响起到一个重要的参考作用,并给出了裂缝出现的成因及提出裂缝修补方法,以有效改善衬砌结构的可靠性。
【关键词】：有限元法 隧道 衬砌 围岩 爆破振动 裂缝修补
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U455.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 研究意义及研究背景8-10
• 1.1.1 研究意义8-9
• 1.1.2 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状与进展10-18
• 1.2.1 隧道爆破施工，效应理论研究现状10-15
• 1.2.2 既有隧道安全性分析研究现状15-18
• 1.3 本文的主要工作18-20
• 第2章 岩土中的爆炸理论及爆破振动的数值模拟20-26
• 2.1 岩石爆破的机理20-21
• 2.1.1 岩石爆破破坏理论20-21
• 2.1.2 岩石爆破的应力波理论21
• 2.2 爆破振动影响控制标准21-23
• 2.3 冲击荷载和动态强度23-26
• 2.3.1 爆破冲击荷载23-25
• 2.3.2 围岩与衬砌的动强度和动弹模25-26
• 第3章 既有隧道受新建隧道施工中爆破振动的影响26-51
• 3.1 计算软件介绍26
• 3.2 模型建立的说明26-27
• 3.2.1 工程概况26
• 3.2.2 地质概况26-27
• 3.3 计算参数27-30
• 3.3.1 围岩及隧道计算参数27-28
• 3.3.2 计算模型的建立28-30
• 3.4 计算结果分析30-49
• 3.4.1 模态分析结果30
• 3.4.2 振速计算结果及分析30-36
• 3.4.3 隧道围岩振速及结果分析36-37
• 3.4.4 隧道衬砌变形分析37-41
• 3.4.5 既有隧道衬砌的主应力分析41-44
• 3.4.6 既有隧道纵向4个衬砌断面比较44-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 既有隧道安全性评估及裂缝修补技术51-82
• 4.1 引言51
• 4.2 既有隧道衬砌检测51-59
• 4.2.1 工程介绍51
• 4.2.2 检测内容及结果分析51-59
• 4.3 模型计算理论59-62
• 4.3.1 设计原理59-60
• 4.3.2 计算原理60-62
• 4.4 模型建立及说明62-65
• 4.4.1 计算模式及说明62
• 4.4.2 围岩参数的确定62
• 4.4.3 衬砌结构及建筑材料62-63
• 4.4.4 结构内力计算63-65
• 4.5 既有隧道安全性分析65-71
• 4.5.1 衬砌安全性分析65-66
• 4.5.2 结构安全系数66-67
• 4.5.3 结构强度检算67-70
• 4.5.4 衬砌结构安全性评估70-71
• 4.6 隧道裂缝修补技术71-81
• 4.6.1 环氧树脂浆液补强71-73
• 4.6.2 碳纤维加固73-78
• 4.6.3 锚固注浆法补强78-79
• 4.6.4 套衬补强法79-80
• 4.6.5 结构抽换80-81
• 4.7 本章小结81-82
• 第5章 结论与展望82-85
• 5.1 结论82-84
• 5.1.1 不同围岩及不同间距情况下既有隧道的振动分析结论82-83
• 5.1.2 既有隧道安全性评估及裂缝修补83-84
• 5.2 展望84-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张运良;宋杰;王昌胜;聂子云;万民科;;爆破震动对小净距隧道影响的数值分析[J];中外公路;2012年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 杨光;隧道爆破施工对邻近既有隧道结构安全的影响分析与控制研究[D];中南大学;2011年

2 赵镇林;三孔小净距隧道合理净距确定与爆破振动响应研究[D];中南大学;2011年

3 吕国磊;长大山岭隧道监控量测及信息化施工技术研究[D];西南交通大学;2011年

4 王继槐;小净距隧道开挖数值模拟及动力特性研究[D];长沙理工大学;2012年

5 张超;既有隧道对临近爆破的振动响应研究[D];西安建筑科技大学;2012年

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本文编号：1070683