深埋软岩大变形隧道开挖松动区研究

发布时间：2017-10-25 20:27

  本文关键词：深埋软岩大变形隧道开挖松动区研究

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【摘要】：随着隧道工程的不断发展,隧道开挖断面、埋深越来越大,地质条件也日趋复杂,这对隧道围岩的稳定性提出了更高的要求。准确预测隧道开挖松动区的范围有利于解决隧道围岩稳定性问题。本文依托成贵铁路高坡隧道工程,采用理论分析和数值模拟方法对深埋软岩隧道的开挖松动区开展了研究。从传统点安全系数入手提出了考虑应力路径的点安全系数计算方法,探讨了点安全系数的适用范围,并编制了适用于ABAQUS的python脚本程序用于计算点安全系数,提出隧道开挖松动区的新评价方法——点安全系数评价法。利用开挖松动区的传统弹塑性分析结果验证了本文所提方法,结果显示本文所提方法是可行的。针对依托工点高坡隧道开展了开挖方法研究,综合考虑变形,开挖松动区范围以及施工便利性,得出高坡隧道宜采用台阶法开挖。对依托工点高坡隧道开展了施工力学三维数值分析,利用本文所提方法研究了隧道开挖松动区的三维空间效应。
【关键词】：开挖松动区 点安全系数 软弱围岩 三维空间效应 隧道
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究背景及选题依据11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 软岩隧道变形特性研究现状12-13
• 1.2.2 隧道开挖松动区的研究现状13-14
• 1.3 研究内容及技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 第2章 隧道围岩松动区分析理论16-24
• 2.1 前言16
• 2.2 隧道开挖松动区的概念16-17
• 2.3 隧道开挖松动区分析原理17-18
• 2.4 深埋隧道开挖松动区的一般分析方法18-23
• 2.4.1 求解围岩松动区半径的理论推导18-19
• 2.4.2 原岩应力与围岩的松动区19-21
• 2.4.3 围岩的埋置深度与围岩的松动区21
• 2.4.4 无支护时围岩的松动区半径21-22
• 2.4.5 围岩松动区厚度的确定22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 点安全系数的定义、分析及其数值实现方法24-42
• 3.1 前言24
• 3.2 传统安全系数的定义与计算方法及其推广24-28
• 3.2.1 传统安全系数的定义与计算方法24-25
• 3.2.2 传统安全系数定义的直接推广25-26
• 3.2.3 超载系数K_226-27
• 3.2.4 强度折减系数K_327-28
• 3.3 考虑应力路径的点安全系数计算方法28-33
• 3.3.1 不同应力路径下点安全系数的定义28-29
• 3.3.2 各应力路径下的点安全系数定义及其公式推导29-33
• 3.3.3 不同应力路径下所得点安全系数的适用范围分析33
• 3.4 基于点安全系数法的隧道开挖围岩松动区分析方法33-34
• 3.5 基于点安全系数法的隧道开挖松动区数值方法34-41
• 3.5.1 岩土体数值分析的基本理论34-36
• 3.5.2 隧道开挖松动区的数值方法36-38
• 3.5.3 Python脚本38-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 高坡隧道实例分析及开挖工法42-53
• 4.1 概述42
• 4.2 高坡隧道工程概况42-44
• 4.2.1 工程地质情况42
• 4.2.2 地应力情况42-43
• 4.2.3 计算参数43-44
• 4.3 经典近似理论评价开挖松动区44-45
• 4.4 数值方法评价开挖松动区45-46
• 4.5 结果汇总及比较46
• 4.6 高坡隧道开挖工法研究46-52
• 4.6.1 开挖方法综述46-48
• 4.6.2 高坡隧道开挖方法研究48-49
• 4.6.3 计算结果49-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第5章 高坡隧道施工力学行为三维数值分析53-75
• 5.1 前言53
• 5.2 三维有限元模型53-58
• 5.2.1 岩体的计算范围53-54
• 5.2.2 材料参数54
• 5.2.3 初始地应力场及荷载工况54-57
• 5.2.4 单元离散及边界条件57-58
• 5.3 高坡隧道施工力学行为三维数值分析58-74
• 5.3.1 施工过程计算结果58-66
• 5.3.2 隧道开挖变形分析66-72
• 5.3.3 隧道开挖松动区分析(点安全系数)72-74
• 5.4 本章小结74-75
• 结论与展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目81

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本文编号：1095375