卵砾石地层大跨浅埋偏压隧道施工安全稳定性研究

发布时间：2017-07-02 03:06

  本文关键词：卵砾石地层大跨浅埋偏压隧道施工安全稳定性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济和社会的发展,在山区修建公路隧道的工程案例越来越多。尽管目前已在卵砾石地层中成功修建了众多的隧道工程,但对卵砾石土隧道尤其是大跨度偏压浅埋隧道研究很少,对施工过程中力学转换机制尚不完全掌握。本文以茅山西隧道工程为工程背景,首先采用大型有限元通用软件ANSYS对茅山西隧道进行了数值模拟。并通过相似模型试验和数值仿真模拟相结合的研究方法对隧道开挖方法的研究进行了对比分析,针对卵砾石土地层大跨浅埋公路隧道施工安全稳定的关键问题开展了系统深入的研究。(1)结合茅山西隧道地质情况,首先用大型有限元软件ANSYS对隧道开挖采用不同的开挖方法、不同施工工序模拟隧道的施工过程,通过数值模拟结果对比分析,综合考虑施工过程中围岩稳定和支护效果的安全性,选出卵砾石土地层大跨浅埋偏压隧道最合理的开挖方案。提出施工过程中应加强的部位。(2)通过数值模拟计算结果对比分析,选出卵砾石土大跨浅埋偏压隧道最合理的开挖方案进行模型试验,分析隧道开挖后围岩内部和支护应力的变化规律。(3)通过对模型试验数据与数值模拟结果进行分析对比,验证模型试验的可靠性。
【关键词】：卵砾石土 偏压地形 大跨隧道 模型试验 数值模拟 安全稳定
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 选题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 卵砾石层隧道的发展现状9-10
• 1.2.2 模型试验的研究现状10-11
• 1.2.3 大跨浅埋隧道的研究现状11-12
• 1.3 工程概况12-15
• 1.3.1 卵砾石土地层大跨浅埋公路隧道地质情况12-14
• 1.3.2 卵砾石土地层大跨浅埋公路隧道支护设计14-15
• 1.4 本文主要研究内容及方法15-17
• 1.4.1 主要研究内容15
• 1.4.2 研究方法15-17
• 第二章 隧道开挖方案的数值模拟17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 数值模拟计算方案17-24
• 2.2.1 计算模型17-18
• 2.2.2 计算参数的确定18-19
• 2.2.3 施工过程开挖方案的模拟19-24
• 2.3 数值模拟计算结果分析24-30
• 2.3.1 隧道拱顶沉降24
• 2.3.2 围岩内部位移结果分析24-27
• 2.3.3 支护结构主应力分布情况27-30
• 2.4 小结30-32
• 第三章 模型试验的基本原理及相似材料的选定32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 模型试验的相似理论32-33
• 3.3 相似三定理33-34
• 3.3.1 相似第一定理33
• 3.3.2 相似第二定理33-34
• 3.3.3 相似第三定理34
• 3.4 相似理论在地质力学模型中的应用34-41
• 3.4.1 地质力学模型34
• 3.4.2 地质力学模型中的相似条件34-41
• 3.5 物理力学主要参数41
• 3.6 模型相似材料的选定41-43
• 3.6.1 相似材料研制的基本原则41-42
• 3.6.2 地层相似材料的选择42-43
• 3.6.3 衬砌材料43
• 3.7 小结43-44
• 第四章 模型制作与测试过程44-57
• 4.1 引言44
• 4.2 模型试验方案设计44-47
• 4.2.1 模型试验尺寸44
• 4.2.2 模型试验方案44
• 4.2.3 模型制作44-47
• 4.3 模型试验量测系统47-53
• 4.3.1 量测项目及方法47-50
• 4.3.2 监测点布置50-53
• 4.4 模型试验分组试验过程53-56
• 4.5 小结56-57
• 第五章 模型试验结果分析57-76
• 5.1 引言57
• 5.2 试验结果分析与对比57-69
• 5.2.1 隧道围岩内部位移分析57-66
• 5.2.2 地表沉降变化分析66-67
• 5.2.3 围岩径向压力结果分析67-68
• 5.2.4 隧道支护应力分析68-69
• 5.3 数值模拟结果与模型试验结果对比分析69-75
• 5.3.1 数值模拟隧道洞周位移、围岩压力与模型试验结果对比分析69-74
• 5.3.2 地表沉降结果对比74-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 结论与展望76-78
• 6.1 结论76
• 6.2 展望76-78
• 参考文 献78-81
• 致谢81-82
• 个人简历、在学校期间的研究成果及发表的学术论文82
• 个人简历82
• 参研课题82

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本文编号：508324