破碎围岩公路隧道变形监测及施工数值模拟研究

发布时间：2017-04-08 04:21

  本文关键词：破碎围岩公路隧道变形监测及施工数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于破碎围岩隧道,变形监测及施工全过程中围岩变形和力学特性的分析对指导隧道安全施工显得极为重要。以云湖2号隧道为依托工程,结合隧道工程地质情况,通过理论分析、监控量测及数值模拟方法,研究破碎围岩隧道的应力、位移、变形破坏类型和支护措施,分析依托工程隧道的围岩变形特征及全施工动态中围岩位移、应力规律,优化施工工法及型钢支护参数,为类似工程做参考。本文主要研究工作及成果有:(1)对隧道围岩应力状态进行理论分析,结合依托工程实际情况,得到隧道围岩在三次应力状态下,隧道埋深、围岩强度及支护阻力对开挖支护后隧道塑性区及洞周位移的影响。(2)通过监控量测,分析了隧道拱顶沉降及上台阶测线水平收敛的变形规律。对监控量测实测数据进行回归分析,对比选取最优回归方程,计算得到了隧道监测断面处的最终变形量。(3)基于回归分析的数据,结合规范规定,计算得出了对于监测断面的二衬施作时间应选择在监测开始的第25天。(4)根据对云湖2号隧道全施工动态的数值模拟过程,分析总结了在隧道开挖过程中围岩变形及应力的分布规律。(5)根据隧道全施工动态过程中拱顶、拱腰、拱脚的变形及应力变化曲线,分析了其全过程的变化趋势,并探讨了引起这一变化的原因,发现对于台阶法施工来说,上台阶开挖对围岩变形及应力的影响大于下台阶开挖的影响,相对来看,下台阶的开挖对拱脚处的变形影响比拱顶及上台阶测点大。(6)选取不同台阶长度进行模拟分析,发现台阶越长,对应的拱顶沉降及水平收敛越大,且在开挖过程中应力释放越大,不利于隧道稳定,相对来说,台阶长度对拱脚水平收敛的影响较大,在实际施工中应选择短台阶施工;采用不同开挖进尺时,分析发现进尺越大,隧道围岩变形越大,并且进尺不同对上台阶测点处变形影响最大,开挖进尺长的在施工开挖过程中应力释放大,通过对比分析,对于依托工程,建议可考虑用1.3m或1.5m进尺进行施工;对不同型钢的支护参数进行优化研究,表明在破碎围岩隧道支护时应该根据隧道围岩的情况进行判断,采用效果最佳的形式进行支护。
【关键词】：破碎围岩 监控量测 数值模拟 工法优化
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 破碎围岩变形机理特征研究10-11
• 1.2.2 破碎围岩隧道支护措施研究11-12
• 1.3 工程概况12-17
• 1.3.1 依托工程简介12-14
• 1.3.2 隧道工程水文地质14-15
• 1.3.3 施工方案15-17
• 1.3.4 施工难点17
• 1.4 本文研究内容及方法17-19
• 2 破碎围岩隧道围岩应力、位移及变形破坏研究19-32
• 2.1 隧道围岩的初始应力状态19
• 2.2 隧道围岩的二次应力状态19-20
• 2.3 隧道围岩的三次应力状态20-25
• 2.3.1 埋深的影响21-22
• 2.3.2 围岩强度的影响22-23
• 2.3.3 支护阻力的影响23-25
• 2.4 破碎围岩隧道变形破坏类型、失稳机制及支护措施25-32
• 2.4.1 破碎围岩隧道变形特征及破坏类型25-26
• 2.4.2 破碎围岩隧道变形失稳的力学机制26-28
• 2.4.3 破碎围岩隧道支护措施28-32
• 3 破碎围岩公路隧道监控量测及全施工动态模拟分析32-50
• 3.1 破碎围岩公路隧道监控量测32-40
• 3.1.1 监控量测内容及方案32-35
• 3.1.2 监控量测实测及数据分析35-38
• 3.1.3 实测数据回归分析38-40
• 3.1.4 基于回归分析的二衬时机研究40
• 3.2 隧道全施工动态模拟分析40-48
• 3.2.1 模型建立及参数选取40-42
• 3.2.2 施工全过程模拟及分析42-45
• 3.2.3 模拟数据分析45-48
• 3.3 本章小结48-50
• 4 破碎围岩公路隧道合理化施工研究50-67
• 4.1 施工工法优化分析50-62
• 4.1.1 台阶长度优化分析50-56
• 4.1.2 开挖进尺优化分析56-62
• 4.2 型钢支护参数优化分析62-66
• 4.2.1 模型选取及工况62-63
• 4.2.2 计算结果及分析63-66
• 4.3 本章小结66-67
• 5 结论与展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读学位期间的研究成果73

【参考文献】

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本文编号：292075