考虑围岩不均匀条件下的隧道仰拱受力特性研究
发布时间：2021-10-26 23:51
交通基础设施建设的发展关系到各地区经济文化交流的时效性,公路铁路建设网逐渐扩大至偏远地区,随之而来的是众多的工程难题。我国西北地区以高原和山地为主,地势复杂,隧道建设在此地形中有着无法比拟的优势,道路的隧道占比也越来越高,由于围岩条件的复杂性和时空变异性,隧道施工中往往会出现许多病害问题,仰拱底鼓、开裂破坏便是其中之一。仰拱对于隧道整体结构的重要性不言而喻,同时承受多方面的荷载,受力情况复杂多变,因此经常出现病害问题而影响工程安全,这也引起了众多学者的关注。针对不均匀围岩情况下仰拱受力问题,本文通过查阅相关研究成果和工程案例,提出了仰拱破坏模式的分类方法,利用MIDAS软件进行了四种工况的数值模拟,并且对围岩横向不均匀情况下的隧道采用不对称支护措施进行治理,并分析其可行性,主要研究成果如下:（1）整理总结了几座典型隧道仰拱破坏案例,在引起仰拱破坏的因素中,围岩性质变异引起的不均匀性是重点之一;在现有仰拱破坏模式的分类基础上,从仰拱破坏主导因素出发,分为原发性和继发性破坏,并基于仰拱受力类型,又将其细分为拉-弯破坏、弯-剪破坏、拉-剪破坏,分析了各种破坏模式对应的围岩条件。（2）建立围岩...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 仰拱受力研究方法
1.2.2 不均匀围岩应力分析
1.3 研究内容及方法
2 仰拱变形破坏模式及支护措施
2.1 典型不均匀围岩隧道破坏案例
2.1.1 桃树垭隧道
2.1.2 雪峰山隧道
2.1.3 石楼隧道
2.1.4 吾沿河隧道
2.1.5 狮子岭隧道
2.2 仰拱受力破坏模式
2.2.1 基本破坏模式归纳总结
2.2.2 原发性破坏
2.2.3 继发性破坏
2.3 隧道仰拱支护技术
2.3.1 传统支护措施
2.3.2 特殊支护措施
2.3.3 不对称支护研究
2.4 小结
3 仰拱结构荷载及受力特性
3.1 松动围岩压力
3.1.1 深埋隧道松动压力
3.1.2 浅埋隧道松动压力
3.1.3 围岩与支护的作用机理
3.2 隧道结构自重荷载
3.3 温克尔地基模型及弹性地基梁模型
3.4 仰拱结构力学模型
3.5 小结
4 工程背景及围岩纵向不均匀数值模拟
4.1 工程背景
4.2 三维模型建立
4.2.1 计算模型概况
4.2.2 开挖工序
4.3 上下台阶预留核心土法
4.3.1 位移分析
4.3.2 仰拱最大主应力分析
4.3.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
4.4 三台阶七步开挖法
4.4.1 位移分析
4.4.2 仰拱最大主应力分析
4.4.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
4.5 小结
5 围岩横向不均匀及不对称支护数值模拟
5.1 上下台阶预留核心土法
5.1.1 开挖台阶、衬砌位移分析
5.1.2 仰拱最大主应力分析
5.1.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
5.2 三台阶七步开挖法
5.2.1 位移分析
5.2.2 仰拱最大主应力分析
5.2.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
5.3 不对称支护数值模拟
5.3.1 位移对比分析
5.3.2 最大主应力及塑性区对比
5.3.3 不对称支护效果分析
5.4 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同土质围岩条件下隧底围岩脱空规律与结构受力特征研究[J]. 傅支黔,段儒禹,聂大丰,华阳,董宇苍. 隧道建设(中英文). 2020(03)
[2]软岩隧道底鼓变形机理及防治措施综述[J]. 屈小七,孟陆波. 人民长江. 2019(S2)
[3]隧道仰拱底鼓产生的关键点及控制方法研究[J]. 张田涛,张潍漪. 现代隧道技术. 2019(06)
[4]膨胀性围岩时高速铁路隧道仰拱的底鼓机理及破坏模式[J]. 杜明庆,董飞,李奥,曹玺,曾柯涵,周秋爽. 中国铁道科学. 2019(06)
[5]衬砌背后空洞对隧道地震响应影响的振动台试验研究[J]. 闫高明,申玉生,信春雷,高波,周鹏发,张熙,杨佳奇. 岩石力学与工程学报. 2019(12)
[6]裂隙岩体不均匀冻胀性研究[J]. 夏才初,王岳嵩,郑金龙,吕志涛. 岩土力学. 2020(04)
[7]富水大断面公路隧道水压模型试验及衬砌结构力学行为研究[J]. 王志杰,雷飞亚,侯伟名,王李,周平,蒋新政. 中国公路学报. 2019(08)
[8]软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响[J]. 王伟,邓华锋,潘登,齐豫,王乐华. 公路交通科技. 2019(07)
[9]上软下硬地层隧道稳定性因素及影响研究[J]. 吴波,王鸣涛,邓政. 地下空间与工程学报. 2019(02)
[10]隧道仰拱隆起规律及影响因素分析[J]. 李英槐,邓洪亮,王迪,马岩. 施工技术. 2019(07)
博士论文
[1]南宁盆地软硬互层泥质岩的破坏模式及承载特性研究[D]. 马福荣.广西大学 2018
[2]高速铁路隧道仰拱结构力学特性与安全性评价[D]. 杜明庆.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]高速铁路穿越软岩隧道仰拱破坏机理研究[D]. 张学亮.山东大学 2019
[2]衬砌厚度不足对隧道结构安全性影响研究[D]. 宫艳萍.北京交通大学 2019
[3]不同基底围岩条件下的隧道仰拱承载特性研究[D]. 刘恒显.兰州交通大学 2019
[4]隧道仰拱隆起变形力学机理分析及工程对策研究[D]. 王素康.北京交通大学 2018
[5]铁路隧道底部上拱病害机理分析及整治技术研究[D]. 常凯.中国铁道科学研究院 2017
[6]软硬不均地层深埋隧道围岩变形及不对称支护研究[D]. 陈聪.华南理工大学 2017
[7]大断面富水泥岩隧道受力特性及仰拱底鼓机理研究[D]. 樊纯坛.兰州交通大学 2017
[8]上软下硬地层隧道围岩破坏机理及评价研究[D]. 李静.福州大学 2017
[9]深部缓倾斜软岩巷道非对称变形机理及稳定性控制研究[D]. 赵飞.太原理工大学 2015
[10]穿越软硬交界面隧道洞口结构动力响应及其抗减震措施研究[D]. 邹成路.西南交通大学 2014
本文编号：3460440
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 仰拱受力研究方法
1.2.2 不均匀围岩应力分析
1.3 研究内容及方法
2 仰拱变形破坏模式及支护措施
2.1 典型不均匀围岩隧道破坏案例
2.1.1 桃树垭隧道
2.1.2 雪峰山隧道
2.1.3 石楼隧道
2.1.4 吾沿河隧道
2.1.5 狮子岭隧道
2.2 仰拱受力破坏模式
2.2.1 基本破坏模式归纳总结
2.2.2 原发性破坏
2.2.3 继发性破坏
2.3 隧道仰拱支护技术
2.3.1 传统支护措施
2.3.2 特殊支护措施
2.3.3 不对称支护研究
2.4 小结
3 仰拱结构荷载及受力特性
3.1 松动围岩压力
3.1.1 深埋隧道松动压力
3.1.2 浅埋隧道松动压力
3.1.3 围岩与支护的作用机理
3.2 隧道结构自重荷载
3.3 温克尔地基模型及弹性地基梁模型
3.4 仰拱结构力学模型
3.5 小结
4 工程背景及围岩纵向不均匀数值模拟
4.1 工程背景
4.2 三维模型建立
4.2.1 计算模型概况
4.2.2 开挖工序
4.3 上下台阶预留核心土法
4.3.1 位移分析
4.3.2 仰拱最大主应力分析
4.3.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
4.4 三台阶七步开挖法
4.4.1 位移分析
4.4.2 仰拱最大主应力分析
4.4.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
4.5 小结
5 围岩横向不均匀及不对称支护数值模拟
5.1 上下台阶预留核心土法
5.1.1 开挖台阶、衬砌位移分析
5.1.2 仰拱最大主应力分析
5.1.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
5.2 三台阶七步开挖法
5.2.1 位移分析
5.2.2 仰拱最大主应力分析
5.2.3 底部围岩塑性区及围岩压力分析
5.3 不对称支护数值模拟
5.3.1 位移对比分析
5.3.2 最大主应力及塑性区对比
5.3.3 不对称支护效果分析
5.4 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同土质围岩条件下隧底围岩脱空规律与结构受力特征研究[J]. 傅支黔,段儒禹,聂大丰,华阳,董宇苍. 隧道建设(中英文). 2020(03)
[2]软岩隧道底鼓变形机理及防治措施综述[J]. 屈小七,孟陆波. 人民长江. 2019(S2)
[3]隧道仰拱底鼓产生的关键点及控制方法研究[J]. 张田涛,张潍漪. 现代隧道技术. 2019(06)
[4]膨胀性围岩时高速铁路隧道仰拱的底鼓机理及破坏模式[J]. 杜明庆,董飞,李奥,曹玺,曾柯涵,周秋爽. 中国铁道科学. 2019(06)
[5]衬砌背后空洞对隧道地震响应影响的振动台试验研究[J]. 闫高明,申玉生,信春雷,高波,周鹏发,张熙,杨佳奇. 岩石力学与工程学报. 2019(12)
[6]裂隙岩体不均匀冻胀性研究[J]. 夏才初,王岳嵩,郑金龙,吕志涛. 岩土力学. 2020(04)
[7]富水大断面公路隧道水压模型试验及衬砌结构力学行为研究[J]. 王志杰,雷飞亚,侯伟名,王李,周平,蒋新政. 中国公路学报. 2019(08)
[8]软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响[J]. 王伟,邓华锋,潘登,齐豫,王乐华. 公路交通科技. 2019(07)
[9]上软下硬地层隧道稳定性因素及影响研究[J]. 吴波,王鸣涛,邓政. 地下空间与工程学报. 2019(02)
[10]隧道仰拱隆起规律及影响因素分析[J]. 李英槐,邓洪亮,王迪,马岩. 施工技术. 2019(07)
博士论文
[1]南宁盆地软硬互层泥质岩的破坏模式及承载特性研究[D]. 马福荣.广西大学 2018
[2]高速铁路隧道仰拱结构力学特性与安全性评价[D]. 杜明庆.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]高速铁路穿越软岩隧道仰拱破坏机理研究[D]. 张学亮.山东大学 2019
[2]衬砌厚度不足对隧道结构安全性影响研究[D]. 宫艳萍.北京交通大学 2019
[3]不同基底围岩条件下的隧道仰拱承载特性研究[D]. 刘恒显.兰州交通大学 2019
[4]隧道仰拱隆起变形力学机理分析及工程对策研究[D]. 王素康.北京交通大学 2018
[5]铁路隧道底部上拱病害机理分析及整治技术研究[D]. 常凯.中国铁道科学研究院 2017
[6]软硬不均地层深埋隧道围岩变形及不对称支护研究[D]. 陈聪.华南理工大学 2017
[7]大断面富水泥岩隧道受力特性及仰拱底鼓机理研究[D]. 樊纯坛.兰州交通大学 2017
[8]上软下硬地层隧道围岩破坏机理及评价研究[D]. 李静.福州大学 2017
[9]深部缓倾斜软岩巷道非对称变形机理及稳定性控制研究[D]. 赵飞.太原理工大学 2015
[10]穿越软硬交界面隧道洞口结构动力响应及其抗减震措施研究[D]. 邹成路.西南交通大学 2014
本文编号：3460440
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