软弱地层大断面隧道施工工法与支护参数优化研究

发布时间：2017-07-30 08:18

  本文关键词：软弱地层大断面隧道施工工法与支护参数优化研究

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【摘要】：软弱地层大断面隧道围岩大多属于软弱破碎岩体,复杂的围岩应力分布及变形情况给隧道施工设计带来了大量难题,对隧道施工安全性有很高的要求,如果工法选择不当或者支护参数设计不合理,就有可能造成隧道塌方破坏。因此,研究软弱地层大断面隧道不同开挖工法和支护参数对围岩变形、围岩应力的影响,具有重要而现实的意义。本文以吉图珲铁路客运专线富岩1号隧道为工程背景,通过国内外隧道施工工法调研和数值模拟手段,对软弱地层大断面隧道施工方法和支护参数进行了研究,提出合理的施工方法与支护参数,为今后类似的隧道施工提供借鉴。本文主要针对以下几个方面进行研究：(1)通过查阅国内外相关文献资料,了解软弱地层大断面隧道的发展现状、相应的施工方法与支护手段研究现状,为本文的后续研究提供支持。(2)对软弱地层大断面隧道的常用施工方法进行论述,并对各种工法的适用性进行对比,通过对国内外软弱地层隧道施工方法实例的调研分析.结合实际施工设计资料,拟选用三台阶七步法与CD法作为两种比选施工方案。(3)采用大型通用有限元软件对软弱地层大断面隧道三台阶七步法和CD法开挖的施工过程进行数值模拟,对比分析两种工法开挖施工过程中围岩的应力、位移以及整个支护结构的受力特征,建议在此地层条件下采用三台阶七步法,为今后类似的隧道施工提供借鉴。(4)在采用三台阶七步法的基础上,研究钢拱架在不同型号、不同间距下的应力情况,依据容许应力法则,在满足隧道施工安全性要求的前提下,选择最合理的钢拱架支护方案。研究管棚的参数变化对围岩位移、围岩应力和管棚内力的影响,选择合理的管棚参数。通过对钢拱架和管棚参数变化的研究,为今后类似地层条件下支护方案的选择提供技术指导。
【关键词】：软弱地层 大断面隧道 施工工法 支护参数 数值模拟
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 软弱地层大断面隧道的发展现状11-13
• 1.2.2 软弱地层大断面隧道施工方法研究现状13-14
• 1.2.3 软弱地层大断面隧道支护方法研究现状14-16
• 1.3 存在的问题16
• 1.4 本文的研究内容16-19
• 2 软弱地层隧道工法调研19-31
• 2.1 软弱地层隧道常用工法19-28
• 2.1.1 台阶法19-23
• 2.1.2 单侧壁导坑法和双侧壁导坑法23-25
• 2.1.3 中隔壁法25-28
• 2.2 软岩隧道工程实例调研及分析28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 软弱地层隧道开挖工法对比研究31-53
• 3.1 工程概况31-32
• 3.2 计算模型及参数32-36
• 3.2.1 计算模型32-34
• 3.2.2 计算参数34-35
• 3.2.3 本构关系35-36
• 3.3 计算结果及分析36-51
• 3.3.1 围岩变形分析36-42
• 3.3.2 围岩应力分析42-48
• 3.3.3 管棚内力分析48-49
• 3.3.4 拱架受力分析49-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4 钢拱架支护参数研究53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 计算工况53
• 4.3 不同工况下钢拱架应力结果分析53-58
• 4.3.1 间距为0.6m拱架应力结果分析55-56
• 4.3.2 间距为0.8m拱架应力结果分析56
• 4.3.3 间距为1.0m拱架应力结果分析56-57
• 4.3.4 间距为1.2m拱架应力结果分析57-58
• 4.4 钢拱架受力安全性分析58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 5 管棚支护参数研究61-79
• 5.1 引言61
• 5.2 管棚直径61-69
• 5.3 管棚长度69-72
• 5.4 管棚间距72-77
• 5.5 本章小结77-79
• 6 结论与展望79-81
• 6.1 结论79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果85-89
• 学位论文数据集89

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本文编号：593271