高丽沟隧道偏压段地表沉降分析及预测模型研究
发布时间：2021-11-18 20:00
随着矿山隧道的开挖愈加频繁,由偏压隧道开挖引发的工程问题屡见不鲜,其中地形偏压隧道往往埋深较浅,该类隧道多位于洞口附近,不仅受力不对称,且由于围岩临近地表,经过长期风化等作用后较为松散破碎,强度偏低,难以形成自稳,故隧道施工不当引发工程问题乃至事故的概率较大,而隧道开挖地表沉降量是围岩稳定性判断的一项重要指标,其易于实时监测,但是由于硐室收敛形状复杂,地表沉降量具有较明显的非对称性,通过理论等方法直接计算获得的难度较大。所以针对埋深较浅的偏压隧道地表沉降规律及其相关内容的研究具有一定的理论指导意义和工程安全价值。论文以鹤大高速靖宇至通化段高丽沟隧道地形偏压段为工程背景,采用现场监测、有限元数值模拟、一次斜率法、二次响应面-JC结构可靠度法、灰色关联度理论以及小波神经网络预测模型等方法对隧道开挖引起的地表沉降进行研究,主要研究内容有:（1）分析判断高丽沟隧道左右线偏压段的埋深和偏压性质,并利用已有随机介质理论计算式进一步推导分析地形偏压隧道开挖地表沉降的主要影响因素。根据工程背景,建立右线偏压段分析断面有限元数值分析模型,结合地表沉降实测结果,验证数值分析模型的合理性,分析地形偏压隧道开...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高丽沟隧道右线偏压段
第二章高丽沟隧道偏压段地表沉降数值分析模型的建立2622.0011.5012.5034.50915.501831.507,8511°80.519.2515.2511.521.2513.2540.39.391817.62830°34°342°34°°17°17°1010556106480.5图2.11隧道左右线偏压段数值模拟横断面尺寸图（单位：m)图2.12隧道左右线偏压段断面数值模型网格剖分图2.4.2.2计算参数的选取（1）支护参数选取由于二次衬砌是在隧道开挖围岩变形沉降稳定之后为了保证隧道后期正常运营所施加的支护，结合计算的需要，数值分析模型只考虑超前支护和初期支护的影响，隧道开挖采用全断面法和同时支护的方式。各项支护材料参数选取如下：a.超前小导管参数的选取42超前小导管采用Beam结构单元，注浆小导管的等效变形模量采用计算公式如下[49]：112212EIEIEII+=+....................（2.20）式中：E-小导管等效变形模量；
第二章高丽沟隧道偏压段地表沉降数值分析模型的建立271E-小导管管内浆液变形模量；2E-小导管钢材变形模量；1I-小导管管内浆液惯性矩；2I-小导管惯性矩。表2.1高丽沟隧道偏压段超前小导管力学参数构件名称变形模量（Gpa）泊松比截面面积（mm）极惯性矩（mm2）惯性矩(Gpa)超前小导管94.970.271.384e-33.053e-71.527e-7图2.13高丽沟隧道偏压段超前小导管示意图论文主要分析的右线隧道Ⅴ围岩偏压段监测断面和左线隧道Ⅳ围岩偏压段监测断面布设超前小导管均为Φ42型，布设间距分别为42cm和41.1cm。b.锚杆参数的选取中空注浆锚杆采用Cable结构单元，锚杆等效变形模量计算公式如下式（2.21）[50]。此外锚杆与支护结构接触端为固定接触，与围岩在x、y和z向接触关系均为刚性接触：gggcEAEAA=+.....................（2.21）式中：E—锚杆等效变形模量；gE—钢材变形模量；gA—中空注浆锚杆钢材截面积；cA—中空注浆锚杆混凝土截面积。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的大直径盾构隧道施工地层变形预测分析[J]. 岳岭,刘方,刘辉,曹利强. 铁道标准设计. 2020(01)
[2]浅埋隧道覆岩变形沉降的分布式光纤监测与分析[J]. 董鹏,夏开文,于长一,王奇智,戴永浩. 防灾减灾工程学报. 2019(05)
[3]基于BP神经网络的阿拉套山隧道围岩物理力学参数反演分析[J]. 赵俊杰,贾斌,张东,曹明星,李德武. 隧道建设(中英文). 2019(S1)
[4]基于人工蜂群优化小波神经网络的隧道沉降预测[J]. 陈柚州,任涛,邓朋,王斌. 现代隧道技术. 2019(04)
[5]白水隧道围岩力学参数敏感性分析与智能反演[J]. 祝江林,陈秋南. 湖南文理学院学报(自然科学版). 2019(02)
[6]浅埋偏压隧道地表沉降规律及其预测方法[J]. 干啸洪,陈立平,张素磊,应国刚,李小平. 现代隧道技术. 2019(02)
[7]基于BP神经网络法某公路隧道围岩稳定性研究[J]. 刘军,张吉祥,朱文. 北方交通. 2019(02)
[8]基于时空关系的盾构开挖地表沉降规律[J]. 王智德,江俐敏,饶宇. 土木与环境工程学报(中英文). 2019(01)
[9]基于随机介质理论的浅埋偏压隧道沉降预测[J]. 傅鹤林,李鲒,王洪涛,张加兵,黄震. 铁道工程学报. 2017(09)
[10]浅埋偏压小净距隧道围岩变形影响因素数值模拟研究[J]. 朱小坚. 湖南文理学院学报(自然科学版). 2017(04)
硕士论文
[1]软弱围岩隧道中空注浆锚杆支护效应研究[D]. 王思琦.西安科技大学 2018
[2]浅埋偏压大断面隧道围岩变形与支护受力研究[D]. 娄海成.北京交通大学 2015
[3]隧道超前小导管注浆预加固数值分析[D]. 闵书.重庆大学 2013
[4]基于改进粒子群—小波神经网络的预测模型及其应用研究[D]. 陈彩霞.华中师范大学 2011
[5]浅埋暗挖隧道地层变位随机介质理论分析及控制技术研究[D]. 黎新亮.北京交通大学 2008
[6]浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术[D]. 徐代宏.西南交通大学 2007
[7]基于正交试验设计的浅埋偏压隧道有限元分析[D]. 唐纯勇.长安大学 2006
本文编号：3503526
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高丽沟隧道右线偏压段
第二章高丽沟隧道偏压段地表沉降数值分析模型的建立2622.0011.5012.5034.50915.501831.507,8511°80.519.2515.2511.521.2513.2540.39.391817.62830°34°342°34°°17°17°1010556106480.5图2.11隧道左右线偏压段数值模拟横断面尺寸图（单位：m)图2.12隧道左右线偏压段断面数值模型网格剖分图2.4.2.2计算参数的选取（1）支护参数选取由于二次衬砌是在隧道开挖围岩变形沉降稳定之后为了保证隧道后期正常运营所施加的支护，结合计算的需要，数值分析模型只考虑超前支护和初期支护的影响，隧道开挖采用全断面法和同时支护的方式。各项支护材料参数选取如下：a.超前小导管参数的选取42超前小导管采用Beam结构单元，注浆小导管的等效变形模量采用计算公式如下[49]：112212EIEIEII+=+....................（2.20）式中：E-小导管等效变形模量；
第二章高丽沟隧道偏压段地表沉降数值分析模型的建立271E-小导管管内浆液变形模量；2E-小导管钢材变形模量；1I-小导管管内浆液惯性矩；2I-小导管惯性矩。表2.1高丽沟隧道偏压段超前小导管力学参数构件名称变形模量（Gpa）泊松比截面面积（mm）极惯性矩（mm2）惯性矩(Gpa)超前小导管94.970.271.384e-33.053e-71.527e-7图2.13高丽沟隧道偏压段超前小导管示意图论文主要分析的右线隧道Ⅴ围岩偏压段监测断面和左线隧道Ⅳ围岩偏压段监测断面布设超前小导管均为Φ42型，布设间距分别为42cm和41.1cm。b.锚杆参数的选取中空注浆锚杆采用Cable结构单元，锚杆等效变形模量计算公式如下式（2.21）[50]。此外锚杆与支护结构接触端为固定接触，与围岩在x、y和z向接触关系均为刚性接触：gggcEAEAA=+.....................（2.21）式中：E—锚杆等效变形模量；gE—钢材变形模量；gA—中空注浆锚杆钢材截面积；cA—中空注浆锚杆混凝土截面积。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的大直径盾构隧道施工地层变形预测分析[J]. 岳岭,刘方,刘辉,曹利强. 铁道标准设计. 2020(01)
[2]浅埋隧道覆岩变形沉降的分布式光纤监测与分析[J]. 董鹏,夏开文,于长一,王奇智,戴永浩. 防灾减灾工程学报. 2019(05)
[3]基于BP神经网络的阿拉套山隧道围岩物理力学参数反演分析[J]. 赵俊杰,贾斌,张东,曹明星,李德武. 隧道建设(中英文). 2019(S1)
[4]基于人工蜂群优化小波神经网络的隧道沉降预测[J]. 陈柚州,任涛,邓朋,王斌. 现代隧道技术. 2019(04)
[5]白水隧道围岩力学参数敏感性分析与智能反演[J]. 祝江林,陈秋南. 湖南文理学院学报(自然科学版). 2019(02)
[6]浅埋偏压隧道地表沉降规律及其预测方法[J]. 干啸洪,陈立平,张素磊,应国刚,李小平. 现代隧道技术. 2019(02)
[7]基于BP神经网络法某公路隧道围岩稳定性研究[J]. 刘军,张吉祥,朱文. 北方交通. 2019(02)
[8]基于时空关系的盾构开挖地表沉降规律[J]. 王智德,江俐敏,饶宇. 土木与环境工程学报(中英文). 2019(01)
[9]基于随机介质理论的浅埋偏压隧道沉降预测[J]. 傅鹤林,李鲒,王洪涛,张加兵,黄震. 铁道工程学报. 2017(09)
[10]浅埋偏压小净距隧道围岩变形影响因素数值模拟研究[J]. 朱小坚. 湖南文理学院学报(自然科学版). 2017(04)
硕士论文
[1]软弱围岩隧道中空注浆锚杆支护效应研究[D]. 王思琦.西安科技大学 2018
[2]浅埋偏压大断面隧道围岩变形与支护受力研究[D]. 娄海成.北京交通大学 2015
[3]隧道超前小导管注浆预加固数值分析[D]. 闵书.重庆大学 2013
[4]基于改进粒子群—小波神经网络的预测模型及其应用研究[D]. 陈彩霞.华中师范大学 2011
[5]浅埋暗挖隧道地层变位随机介质理论分析及控制技术研究[D]. 黎新亮.北京交通大学 2008
[6]浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术[D]. 徐代宏.西南交通大学 2007
[7]基于正交试验设计的浅埋偏压隧道有限元分析[D]. 唐纯勇.长安大学 2006
本文编号：3503526
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