大断面膨胀性红黏土隧道衬砌变形及受力特性研究
发布时间：2023-04-01 17:13
随着国家铁路隧道建设的飞速发展,国内修建的大断面隧道数量越来越多。尤其在西北地区,其特殊的地形地貌以及土质特征给隧道的修建带来了巨大挑战。其中,穿越红黏土地层高铁隧道的施工建设更是困扰广大隧道建设者的一大难题,在该地层条件修建隧道尚无成熟的经验可以参考,已有的设计施工经验不多,建设过程中带有一定的盲目性。因此,本文以中国铁路总公司项目“银西高铁黄土源区隧道修建技术研究”(2017G007-G)为背景,依托甘肃省庆阳隧道工程,以试验研究为基础,采用室内试验、现场监测和数值模拟相结合的方法,研究深埋大断面膨胀性红黏土高铁隧道围岩及衬砌变形受力特性。主要研究内容如下:(1)通过室内土工试验,对红黏土基本物理力学特性及其膨胀规律进行研究,研究表明:初始含水率对土样的最终膨胀率影响显著,膨胀力与初始含水率之间表现出良好的对数函数关系,拟合得到初始含水率与膨胀力方程。通过直剪试验,得出红黏土抗剪强度与含水率关系,并拟合得到庆阳红黏土抗剪强度公式。通过原状红黏土动三轴试验,研究在循环动荷载作用下不同围压和动应力比对累积轴向应变的影响。(2)结合红黏土室内试验结果及庆阳隧道现场实测数据,采用摩尔-库伦...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 红黏土工程特性研究现状
1.2.2 红黏土及膨胀土隧道研究现状
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 工程地质背景及红黏土物理力学特性研究
2.1 工程及水文地质概况
2.1.1 水文地质特征及评价
2.1.2 工程地质特征
2.2 红黏土物理特性分析
2.2.1 土样情况
2.2.2 红黏土基本物理特性参数
2.2.3 红黏土物理性质对比分析
2.2.4 红黏土颗粒特征分析
2.3 红黏土膨胀特性试验研究
2.3.1 膨胀性指标
2.3.2 无荷侧限条件下原状红黏土膨胀率试验研究
2.3.3 有荷侧限条件下原状红黏土膨胀力试验研究
2.3.4 不同含水率条件下重塑红黏土膨胀性能试验研究
2.4 红黏土抗剪强度与含水率关系试验研究
2.4.1 抗剪强度试验方法
2.4.2 试验结果及分析
2.5 循环荷载作用下红黏土变形规律试验研究
2.5.1 动三轴试验仪简介
2.5.2 动三轴试验方案
2.5.3 试验结果及分析
2.6 本章小结
第三章 高铁隧道衬砌结构受力变形特性研究
3.1 隧道开挖模型的建立
3.1.1 材料物理力学参数
3.1.2 计算模型
3.2 隧道围岩变形规律分析
3.2.1 围岩位移场
3.2.2 围岩应力场
3.3 隧道支护结构受力特征分析
3.3.1 初期支护结构受力
3.3.2 二次衬砌结构受力
3.3.3 锚杆受力
3.4 列车循环荷载对隧道影响的数值模拟研究
3.4.1 计算模型的建立
3.4.2 列车荷载的模拟
3.4.3 计算结果与分析
3.5 本章小结
第四章 大断面红黏土隧道衬砌结构力学特性现场试验
4.1 依托工程概况
4.2 现场试验技术要素分析
4.2.1 现场试验目的
4.2.2 现场试验内容及测点布置原则
4.2.3 现场试验仪器及其工作原理
4.2.4 安装注意事项
4.2.5 监测频率
4.3 测试段围岩特征及结构设计参数
4.4 现场试验结果及分析
4.4.1 围岩压力
4.4.2 初期支护与二次衬砌间压力
4.4.3 初期支护混凝土应力
4.4.4 二次衬砌混凝土应力
4.4.5 钢拱架应力
4.4.6 钢拱架间作用力
4.4.7 围岩含水率
4.5 小结
4.6 现场试验与数值模拟对比分析
第五章 结论与建议
5.1 主要结论
5.2 进一步建议
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3777539
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 红黏土工程特性研究现状
1.2.2 红黏土及膨胀土隧道研究现状
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 工程地质背景及红黏土物理力学特性研究
2.1 工程及水文地质概况
2.1.1 水文地质特征及评价
2.1.2 工程地质特征
2.2 红黏土物理特性分析
2.2.1 土样情况
2.2.2 红黏土基本物理特性参数
2.2.3 红黏土物理性质对比分析
2.2.4 红黏土颗粒特征分析
2.3 红黏土膨胀特性试验研究
2.3.1 膨胀性指标
2.3.2 无荷侧限条件下原状红黏土膨胀率试验研究
2.3.3 有荷侧限条件下原状红黏土膨胀力试验研究
2.3.4 不同含水率条件下重塑红黏土膨胀性能试验研究
2.4 红黏土抗剪强度与含水率关系试验研究
2.4.1 抗剪强度试验方法
2.4.2 试验结果及分析
2.5 循环荷载作用下红黏土变形规律试验研究
2.5.1 动三轴试验仪简介
2.5.2 动三轴试验方案
2.5.3 试验结果及分析
2.6 本章小结
第三章 高铁隧道衬砌结构受力变形特性研究
3.1 隧道开挖模型的建立
3.1.1 材料物理力学参数
3.1.2 计算模型
3.2 隧道围岩变形规律分析
3.2.1 围岩位移场
3.2.2 围岩应力场
3.3 隧道支护结构受力特征分析
3.3.1 初期支护结构受力
3.3.2 二次衬砌结构受力
3.3.3 锚杆受力
3.4 列车循环荷载对隧道影响的数值模拟研究
3.4.1 计算模型的建立
3.4.2 列车荷载的模拟
3.4.3 计算结果与分析
3.5 本章小结
第四章 大断面红黏土隧道衬砌结构力学特性现场试验
4.1 依托工程概况
4.2 现场试验技术要素分析
4.2.1 现场试验目的
4.2.2 现场试验内容及测点布置原则
4.2.3 现场试验仪器及其工作原理
4.2.4 安装注意事项
4.2.5 监测频率
4.3 测试段围岩特征及结构设计参数
4.4 现场试验结果及分析
4.4.1 围岩压力
4.4.2 初期支护与二次衬砌间压力
4.4.3 初期支护混凝土应力
4.4.4 二次衬砌混凝土应力
4.4.5 钢拱架应力
4.4.6 钢拱架间作用力
4.4.7 围岩含水率
4.5 小结
4.6 现场试验与数值模拟对比分析
第五章 结论与建议
5.1 主要结论
5.2 进一步建议
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3777539
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3777539.html
