长春某地铁区间工程地质特征及隧道稳定性研究

发布时间：2017-04-10 09:15

  本文关键词：长春某地铁区间工程地质特征及隧道稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,伴随着城市的快速发展以及人口的膨胀,地铁建设正迎来一个高峰期。在国内地铁建设过程中,一些浅埋大断面隧道相继出现。浅埋大断面隧道力学行为的复杂性及其特殊性使得针对浅埋大断面隧道开展系统研究,具有重要的理论价值与现实意义。本文采用理论研究、定性分析、数值模拟、现场监测等手段,依托长春地铁出入线段暗挖隧道工程,围绕浅埋大断面隧道围岩稳定性影响因素及围岩稳定性开展了相关研究工作:(1)浅埋大断面隧道围岩稳定性理论研究:对浅埋大断面隧道进行理论研究,得出浅埋大断面隧道在应力分布上近似符合椭圆形断面隧道应力分布。岩土体天然应力状态对浅埋大断面隧道围岩稳定性影响,不仅与垂直于隧道轴向水平应力和天然应力的比值λ有关,还与隧道的扁平率有关。(2)基于三维地质模型可视化围岩稳定性定性分析:利用三维地质模型可视化技术结合地质勘察资料对拟建隧道围岩稳定性进行定性分析,揭示了隧道穿越区地质构造特征、力学属性特征以及围岩稳定性特征。研究结果表明,利用三维地质模型可视化技术对围岩稳定性进行定性分析具有实用性、直观性,快捷性。(3)三维仿真接口程序设计:通过研究分析FLAC3D、GOCAD两种软件的三维模型构造规律、数据格式,利用计算机编程语言编写了两种软件的接口程序,实现了三维地质模型到数值计算模型的转换,解决了FLAC3D复杂地质体的建模难题,实现了GOCAD软件和FLAC3D软件的优势互补,为后续采矿工程、岩土工程及水利水电工程中复杂地质体建模及计算分析提供了推荐性参考。(4)基于不同影响因素围岩稳定性分析:依据不同围岩、不同施工工法、不同扁平率、不同开挖进尺对浅埋大断面隧道进行数值模拟,揭示了不同工况下围岩位移场、围岩应力场的变化特征,得出了既保证安全,又经济快捷的施工工法、开挖进尺,以及低扁平率隧道设计优化方案。(5)高精度仿真计算分析:对拟建隧道进行高精度仿真计算分析,得出了施工过程中围岩位移场、围岩应力场、拱顶沉降、净空收敛、拱底隆起的变化特征,验证了高精度仿真计算分析的适用性、可推荐性。本文研究涵盖了浅埋大断面隧道围岩稳定性研究的诸多方面,包括隧道力学特性分析、围岩稳定性影响因素分析、拟建隧道三维地质模型可视化分析、仿真接口程序设计、数值模拟与现场监测综合分析等,工作较系统且全面,可为今后的类似工程提供经验借鉴。
【关键词】：浅埋大断面隧道 围岩稳定性 三维地质模型可视化 仿真接口程序设计 数值模拟
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231.1;U451
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第1章 绪论15-21
• 1.1 课题背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.2.1 国外研究现状16-17
• 1.2.2 国内研究现状17-18
• 1.3 主要研究方法及内容18-21
• 1.3.1 主要研究方法18-20
• 1.3.2 主要研究内容20-21
• 第2章 研究区工程地质特征21-41
• 2.1 工程概况21
• 2.2 区域地理以及环境21-23
• 2.2.1 地理环境21-22
• 2.2.2 气候条件22
• 2.2.3 水系分布22-23
• 2.3 工程地质条件23-29
• 2.3.1 工程地质概况23-26
• 2.3.2 地层分布26-29
• 2.4 水文地质条件29-31
• 2.4.1 区域水文地质条件29-30
• 2.4.2 地下水腐蚀性评价30-31
• 2.5 工程地质特性31-39
• 2.5.1 隧道围岩分级31-33
• 2.5.2 岩土施工工程分级33-37
• 2.5.3 地震效应评价37-39
• 2.5.4 场地类别及场地土类别39
• 2.6 本章小结39-41
• 第3章 浅埋大断面隧道围岩稳定性理论分析41-60
• 3.1 浅埋大断面隧道划分标准41-44
• 3.1.1 浅埋隧道划分标准41-42
• 3.1.2 大断面隧道划分标准42-44
• 3.2 浅埋大断面隧道力学特性分析44-47
• 3.2.1 应力分布特征44-46
• 3.2.2 开挖后应力重分布特征46-47
• 3.2.3 上部围岩应力分布特征47
• 3.3 浅埋大断面隧道围岩稳定性影响因素分析47-54
• 3.3.1 地质因素48-53
• 3.3.2 人为因素53-54
• 3.4 浅埋大断面隧道围岩稳定性基本判据54-58
• 3.4.1 围岩强度判据54-55
• 3.4.2 容许极限位移量判据55-57
• 3.4.3 容许位移速率和加速度判据57
• 3.4.4 收敛比判据57-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第4章 研究区三维地质模型可视化及隧道围岩稳定性定性分析60-110
• 4.1 三维地质模型可视化概述60-64
• 4.1.1 三维地质建模基本概念60-61
• 4.1.2 三维地质模型分类61-62
• 4.1.3 三维地质模型特征62-63
• 4.1.4 三维地质模型可视化意义63-64
• 4.2 三维地质建模软件简介64-67
• 4.2.1 软件简介64-65
• 4.2.2 三维地质建模方法65
• 4.2.3 三维地质建模关键算法65-67
• 4.3 三维地质模型可视化67-80
• 4.3.1 建模流程67-69
• 4.3.2 数据准备69-72
• 4.3.3 三维地质构造模型可视化72-77
• 4.3.4 三维地质属性模型可视化77-80
• 4.4 三维地质模型分析80-89
• 4.4.1 三维地质构造模型分析80-85
• 4.4.2 三维地质属性模型分析85-89
• 4.5 三维仿真接口程序设计89-104
• 4.5.1 软件介绍89-90
• 4.5.2 程序设计90-102
• 4.5.3 应用实例102-104
• 4.6 围岩稳定性定性评价104-107
• 4.6.1 地下水对拟建工程影响评价104-105
• 4.6.2 不良地质作用及特殊性岩土对拟建工程影响评价105
• 4.6.3 周边环境对拟建工程影响评价105-106
• 4.6.4 隧道围岩稳定性定性评价106-107
• 4.7 本章小结107-110
• 第5章 浅埋大断面隧道围岩稳定性数值分析110-154
• 5.1 概述110-112
• 5.1.1 模型假定110-111
• 5.1.2 隧道开挖与支护施工过程模拟111
• 5.1.3 隧道支护结构有限元模拟111-112
• 5.2 不同围岩对隧道围岩稳定性影响分析112-120
• 5.2.1 计算模型建立112-113
• 5.2.2 计算参数选取113
• 5.2.3 施工过程模拟113-115
• 5.2.4 不同工况下计算结果分析115-120
• 5.3 不同施工工法对隧道围岩稳定性影响分析120-132
• 5.3.1 计算模型建立120-122
• 5.3.2 计算参数选取122
• 5.3.3 施工过程模拟122-126
• 5.3.4 不同工况下计算结果分析126-132
• 5.4 不同扁平率对隧道围岩稳定性影响分析132-142
• 5.4.1 计算模型建立132-134
• 5.4.2 计算参数选取134-135
• 5.4.3 施工过程模拟135-137
• 5.4.4 不同工况下计算结果分析137-142
• 5.5 不同进尺对隧道围岩稳定性影响分析142-152
• 5.5.1 计算模型建立142-143
• 5.5.2 计算参数选取143-144
• 5.5.3 施工过程模拟144-146
• 5.5.4 不同工况下计算结果分析146-152
• 5.6 本章小结152-154
• 第6章 浅埋大断面隧道围岩稳定性工程实例分析154-185
• 6.1 工程概况154-155
• 6.2 计算模型建立155-156
• 6.3 计算参数选取156
• 6.4 施工过程模拟156-158
• 6.4.1 施工过程模拟156-158
• 6.4.2 隧道截面监测点布置158
• 6.5 计算结果及分析158-184
• 6.5.1 围岩位移场分析158-174
• 6.5.2 围岩应力场分析174-178
• 6.5.3 支护结构应力场分析178-179
• 6.5.4 数值模拟与实测数据对比分析179-184
• 6.6 本章小结184-185
• 结论185-188
• 参考文献188-193
• 攻读学位期间发表的学术论文193-194
• 致谢194-195

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周建民,赵佩胜;淹没坑道围岩稳定性分析及加固措施[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2003年06期

2 曹丽文;魏永军;李新民;张静;练翠侠;;围岩稳定性分级影响因素的灰色关联度分析[J];中国煤田地质;2006年05期

3 闫志刚;杜立峰;;围岩稳定性现场监测分析[J];中国高新技术企业;2007年02期

4 陈祥林;李浩;陈军;;锚杆参数对围岩稳定性影响的数值分析[J];低温建筑技术;2010年06期

5 李兴斌;;围岩稳定性分类技术的现状和展望[J];现代工业经济和信息化;2013年16期

6 李兆权;围岩稳定性分级法有新的突破已通过鉴定[J];东北工学院学报;1984年04期

7 李健;汪明武;徐鹏;徐鹏冲;;基于云模型的围岩稳定性分类[J];岩土工程学报;2014年01期

8 胡宝清;可拓评价方法在围岩稳定性分类中的应用[J];水利学报;2000年02期

9 张丽;胡文斌;;影响坑道围岩稳定性的因素[J];江西测绘;2007年04期

10 李宁;朱才辉;姚显春;何敏;;一种浅埋松散围岩稳定性离散化有限元分析方法探讨[J];岩石力学与工程学报;2009年S2期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 雷学文;汤斌;王瑞芳;;工程围岩稳定性分类的人工神经网络识别[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

2 杨忠允;时维强;;基于围岩稳定性的隧道开挖数值模拟优化[A];公路交通与建设论坛（2009）[C];2010年

3 王鲁明;赵洪先;刘军;王永峰;;地下工程裂隙围岩稳定性的边界元法分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年

4 郑力;朱可善;朱敬民;樊泽宝;;均质岩体中地下洞室的模型试验研究[A];第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集[C];1986年

5 董长吉;王海爽;;围岩稳定性模糊综合评价方法的研究与应用[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集[C];2009年

6 孙钧;戚玉亮;;厦门海底隧道围岩稳定性正算反演分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（3）[C];2009年

7 慎乃齐;刘飞;连建发;;人工神经网络在围岩稳定性分类中的应用[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年

8 李兆权;;用围岩位移进行稳定性分级的探讨[A];地下工程经验交流会论文选集[C];1982年

9 赵海涛;江波;;地下洞室围岩稳定性评价方法的适用性研究[A];2013年12月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2013年

10 李新平;代翼飞;胡静;;某岩溶隧道围岩稳定性及涌水量预测的流固耦合分析[A];全国地下工程超前地质预报与灾害治理学术及技术研讨会论文集（Ⅰ）[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 通讯员 张郁;重庆聚云山隧道全面贯通[N];中华建筑报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨峰;浅埋隧道围岩稳定性的极限分析上限法研究[D];中南大学;2010年

2 张前进;基于TSP多波关系的围岩稳定性等级判定方法研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘东海;某地下水封洞库围岩稳定性研究[D];西南交通大学;2015年

2 岳文泽;基于超前预报和数值模拟的隧道施工围岩稳定性研究[D];中国地质大学(北京);2016年

3 袁性涵;基于数值实验的隧道全程围岩稳定性智能评价研究[D];重庆大学;2016年

4 蒲谢东;桩基荷载下串珠状隐伏溶洞围岩稳定性研究[D];重庆大学;2016年

5 孙永超;长春某地铁区间工程地质特征及隧道稳定性研究[D];吉林建筑大学;2016年

6 杨永香;特殊地质条件下龙潭隧道的围岩稳定性数值研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2006年

7 黄云科;煤系岩层隧道施工性态及其围岩稳定性的分析[D];重庆交通大学;2013年

8 尹萍;厦蓉高速羊角脑隧道基于现场监测的围岩稳定性研究[D];湖南科技大学;2012年

9 江厚祥;隧道通过断层区围岩稳定性数值模拟[D];重庆大学;2008年

10 杨峰;惠州地下水封储油洞库群围岩稳定性分析与评价[D];中国地质大学（北京）;2011年

  本文关键词：长春某地铁区间工程地质特征及隧道稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：296388