浅埋偏压隧道洞口段施工力学效应研究

发布时间：2020-06-29 19:11

【摘要】：我国地大物博,西南地区崇山峻岭,贵州地处云贵高原,地形地貌各异,地质情况复杂,有喀斯特地貌、断层等情况。我国国力的提升,科技创新的进步,我国对公路事业发展的脚步逐渐加快,截止2018年底,我国公路总里程共484.65万km,公路隧道17738处,公路隧道总里程共计1723.61万m。本文依托工程分析了浅埋偏压隧道洞口处的施工力学效应,隧道进、出口段的建设通常处在浅埋偏压地段,隧道覆盖层厚度比较薄,并由于地表倾斜形成偏压现象,为了解围岩、隧道支护结构等在开挖中的受力特性,及其规律,特此分析研究。依托工程隧道采用台阶法进行施工,并应用有限元软件ANSYS模拟洞口段的开挖,分析围岩及隧道支护结构的变形规律及力学效应,并对隧道支护结构的参数进行了优化分析研究,主要内容如下:(1)对实际监控量测的原始数据进行处理分析,并基于分数阶拓展算子GM(1,1)灰色预测模型,应用MATLAB计算分析该模型,对原始数据处理分析,通过误差检验公式对模拟值和实际值进行对比,分析隧道位移变化的情况,可有效指导施工;(2)依托实际工程,对其建立浅埋偏压隧道洞口段采用台阶法施工的开挖支护有限元分析三维模型,并从模型中提取围岩的周边的节点,计算分析围岩的抗剪安全系数。分析围岩的应力及塑性区变化规律。(3)对锚杆、支护结构及其管棚进行受力分析,从锚杆和支护结构受力这状态判断隧道偏压影响,此外还可分析管棚的水平位移来判断偏压作用的影响。(4)通过改变喷射混凝土的厚度和钢拱架的几何截面尺寸,建立多个试验模型方案,分析研究支护结构对围岩的变形控制的效果,可以为施工提供相应的依据。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.4
【图文】：

学位论文 浅埋偏压隧道洞口段施工力学严重影响其运维。口段[3]是指隧道洞口暗挖一定长度段，隧道顶部到地表的距离跨度的洞口地段（见图 1.1）。洞口地段是隧道的咽喉，其施工的重点，对洞口段施工工法的要求也极其严格。隧道洞口段一般相对比较破碎，多为软岩层，风化比较严重，稳定性差。道开挖方向成一定角度时，产生的纵向推力大大增加。洞口处较薄，隧道一旦坍塌，就会发展到地表面。对于隧道位于沟谷常会产生侧向的压力，形成偏压隧道。

J.Ghaboussi[12]等使用有限元数值分析系统地研究了两条平行相邻隧道程中的力学行为。对两条隧道周围的应力和位移分布进行分析研究。Yoshimura[13]等应用有限元数值分析法对隧道进行模拟分析，研究围岩模拟值与实测值的结果，证明了其数值模拟的可行性。李春峰[14]等采用定性分析和有限元数值分析方法分析了隧道拱的应力和损伤，并提出了相应的修复措施。徐代宏[15]采用有限元数值分析方法研究了软弱围岩浅埋隧道的施工力学软弱围岩隧道开挖的力学行为，并提出了相应的措施。张楠[16]等对含有断层隧道的围岩压力分布情况进行试验模拟和有限元，得出围岩压力的分布规律。.2 隧道洞口段施工力学效应研究现状隧道进、出洞的施工，关系到整个隧道的进展情况，对其施工技术要求严格的。隧道的洞口段是整个隧道的“咽喉”，所以对洞口段的研究也要的。隧道施工力学原理示意图见图 1.2。

【参考文献】

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1 左清军;吴立;陆中s

本文编号：2734227