软岩隧道拱脚稳定方法的研究

发布时间：2017-08-14 03:21

  本文关键词：软岩隧道拱脚稳定方法的研究

  更多相关文章： 软弱围岩 隧道稳定 硬化特性 爆破开挖 数值模拟

【摘要】：随着我国铁路事业的高速发展,为了减少交通距离,建造过程中不可避免穿山越岭,而隧道作为这样一种最为便利的方式得到大量的兴建。其中,针对软岩隧道,目前初支多考虑为湿喷早强混凝土,设计计算初支时直接采用混凝土硬化后的强度终值,而混凝土作为一种强度随时间增长的材料,这样进行设计计算似有不妥。目前,软弱围岩隧道多采用台阶法和分步开挖法等施工方法,其中施工过程中又包括爆破开挖和非爆破开挖,针对软岩隧道爆破开挖与非爆破开挖对隧道稳定的影响是一个值得研究的问题。本文以Ⅳ、Ⅴ级围岩双线高速铁路隧道为工程背景,通过数值模拟初期支护湿喷混凝土硬化特性与不考虑硬化特性、近似模拟爆破开挖与非爆破开挖对隧道稳定的影响规律。(1)结合大坪地隧道的实际情况,选取围岩级别和隧道参数,为数值模拟打下基础。(2)参考资料,选定湿喷早强混凝土硬化特性函数,并考虑钢拱架的情况。(3)针对硬化特性进行隧道开挖数值仿真模拟,分析考虑硬化特性与不考虑硬化特性对隧道稳定影响规律。(4)选定爆破开挖造成围岩损伤的范围和损伤值,针对爆破开挖与非爆破开挖过程进行了数值仿真模拟,分析对比对隧道稳定产生的不同影响。
【关键词】：软弱围岩 隧道稳定 硬化特性 爆破开挖 数值模拟
【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
• abstract4-7
• 第一章 绪论7-19
• 1.1 选题背景及意义7-8
• 1.2 研究概况8-12
• 1.2.1 国内外研究现状8-12
• 1.3 大坪山隧道概况12-17
• 1.3.1 工程概况12-14
• 1.3.2 富水断层破碎带(D1K1104+660～D1K1103+815)设计情况14-15
• 1.3.3 防排水设计15-16
• 1.3.4 建筑材料16-17
• 1.4 主要研究内容及方法17
• 1.4.1 主要研究内容17
• 1.5 论文研究思路及技术路线17-19
• 第二章 早强湿喷混凝土硬化理论分析19-27
• 2.1 隧道计算模型及选取19-20
• 2.1.1 隧道的计算模型和选取19-20
• 2.1.2 计算模型的选取20
• 2.2 数值分析方法及计算软件的选取20-21
• 2.2.1 数值分析方法20-21
• 2.2.2 计算软件的选取21
• 2.3 湿喷混凝土弹性模量时变特性分析21-25
• 2.4 钢拱架数值模拟25-27
• 第三章 湿喷混凝土硬化特性的隧道稳定影响规律研究27-55
• 3.1 隧道施工过程在ANSYA中的实现27-30
• 3.1.1 隧道计算模型的建立27
• 3.1.2 湿喷混凝土硬化特性在ANSYS中的实现27-28
• 3.1.3 隧道模型及监测点的设置28-30
• 3.2 初支湿喷混凝土数值模拟30-34
• 3.2.1 计算参数31-32
• 3.2.2 施工方法及步骤32-33
• 3.2.3 数值分析模型基本假设33-34
• 3.3 数值模拟结果及分析34-54
• 3.3.1 Ⅳ级围岩隧道分析结果34-43
• 3.3.2 Ⅴ级围岩隧道分析结果43-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 非爆破开挖与爆破开挖方式对隧道稳定影响规律研究55-75
• 4.1 爆破开挖施工过程在ANSYS数值模拟软件中的实现55-60
• 4.1.1 损伤因数的定义55-56
• 4.1.2 爆破后围岩损伤范围的确定56-58
• 4.1.3 损伤因子及损伤后围岩参数的确定58-59
• 4.1.4 隧道开挖方式59-60
• 4.2 Ⅳ级围岩隧道模拟结果分析60-65
• 4.2.1 在ANSYS中建立的模型60-61
• 4.2.2 监测点处位移分析61-64
• 4.2.3 监测点处应力分析64-65
• 4.3 Ⅴ级围岩隧道模拟结果分析65-74
• 4.3.1 在ANSYS中建立的模型65-66
• 4.3.2 监测点处位移分析66-71
• 4.3.3 检测点处应力分析71-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 结论与展望75-77
• 5.1 结论75-76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表论文81

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本文编号：670499