黄土隧道围岩变形特性与控制研究

发布时间：2024-10-05 05:15

　　在西部地区经济持续发展的过程中,交通运输是其中的重要一环,而众多的黄土山岭在一定程度上阻碍了公路的畅通,因此,黄土隧道的施工建设越来越被研究人员所关注。在黄土隧道施工过程中出现的诸多“病害”严重威胁着人民的生命财产安全,因而需要充分了解黄土围岩的变形特性以加强其支护结构。本文以甘肃省兰州市的兵草岭黄土隧道为工程背景,在ANSYS有限元软件中分别建立隧道的二维和三维模型,提出一种加强支护结构并与传统支护作对比,分析了隧道在分段施工过程中在加强支护下围岩的变形特性,此外还对隧道进行现场监控量测。论文所做的主要工作如下:对国内外黄土隧道围岩变形和支护结构的研究现状做了综述,根据隧道围岩的支护原则提出了一种适用于黄土隧道的加强支护结构,即在传统支护模式的基础上,在起拱线处施做梯形承托和在拱脚处打入注浆的锁脚锚管。概括了黄土的弹塑性力学基本原理,说明了在ANSYS软件中隧道开挖与支护的实现方式。建立了隧道的二维有限元模型,对比分析了传统支护和加强支护后隧道的地表沉降、洞周位移、围岩应力以及支护结构的内力。结果表明:加强支护结构更适合于黄土隧道,且优于传统支护。建立了加强支护的隧道三维有限元模型,模...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 黄土隧道的围岩特性研究现状
        1.2.2 黄土隧道出现的各种“病害”研究现状
    1.3 研究内容
第2章 黄土隧道围岩变形控制方案研究
    2.1 概述
    2.2 工程概况
    2.3 隧道结构设计
    2.4 围岩变形控制方案研究
    2.5 本章小结
第3章 黄土隧道围岩特性及其控制的有限元模拟
    3.1 概述
    3.2 黄土的弹塑性力学基本原理
        3.2.1 弹塑性分析的基本方程
        3.2.2 土体的本构模型
        3.2.3 屈服准则
    3.3 黄土隧道开挖与支护在ANSYS中模拟的实现过程
    3.4 二维模型建立
    3.5 计算结果分析
        3.5.1 地表沉降分析
        3.5.2 隧道位移分析
        3.5.3 围岩应力分析
        3.5.4 支护结构内力分析
    3.6 本章小结
第4章 黄土隧道分段连续施工的三维建模分析
    4.1 概述
    4.2 三维模型建立
    4.3 隧道分段施工在ANSYS中的求解过程
        4.3.1 施工卸载与应力释放
        4.3.2 应力释放计算
        4.3.3 连续施工步模拟
    4.4 计算结果分析
        4.4.1 隧道上方岩体分析
        4.4.2 洞周位移分析
        4.4.3 围岩应力分析
        4.4.4 初衬应力分析
    4.5 本章小结
第5章 黄土隧道围岩变形控制的监控量测
    5.1 概述
    5.2 隧道监控量测的目的及原则
        5.2.1 目的
        5.2.2 原则
    5.3 隧道监控量测的项目和方法
        5.3.1 监测项目
        5.3.2 监测方法
    5.4 兵草岭隧道施工监控量测数据整理与分析
        5.4.1 地质状况观察
        5.4.2 拱顶下沉
        5.4.3 周边收敛
        5.4.4 地表边坡
        5.4.5 围岩压力
        5.4.6 初衬混凝土应力
    5.5 基于监测结果提出的黄土隧道施工建议
    5.6 施工现场监测结果与数值模拟的分析对比
        5.6.1 影响因素
        5.6.2 模拟与监测对比分析
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：4007577