既有隧道改扩建为双连拱隧道的受力与变形规律研究

发布时间：2017-09-30 16:14

  本文关键词：既有隧道改扩建为双连拱隧道的受力与变形规律研究

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【摘要】：近年来,随着我国交通需求不断激增,许多既有的公路隧道已经不能满足交通量的需求,隧道改扩建已经成为缓解交通通行能力不足的一个重要工程措施。然而,目前针对将既有浅埋隧道作为中导洞改扩建为大跨径双连拱隧道的研究较少。本文以广西荆垭隧道改扩建工程为依托,利用模型试验和三维数值模拟,对浅埋既有隧道作为中导洞改扩建为大跨径双连拱隧道的受力与变形规律进行了研究。通过所设计的室内模型试验,对改扩建工程中的地表沉降、围岩应力、中隔墙和衬砌应力应变进行了研究,归纳总结了改扩建施工过程中中隔墙和衬砌结构的应力与应变变化规律。研究表明:后行洞开挖引起的地表沉降更大,但地表沉降最大值在先行洞一侧;开挖后行洞对中隔墙和先行洞支护结构的应力和应变有显著影响,中隔墙呈现出向后行洞一侧偏压;由于多次开挖对中隔墙上方围岩的扰动较严重,使得后行洞初支靠近中隔墙一侧的拱肩处应力最大。采用三维数值模拟的方法,研究了在浅埋既有隧道作为中导洞改扩建为双连拱隧道的动态施工过程中,左、右洞支护结构的受力和变形传导机制以及不同开挖间距对隧道结构力学行为的影响。研究表明:在先行洞与后行洞的开挖掘进过程中,先行洞支护结构的变形存在一个反复变化的过程;左、右洞开挖掘进对距掌子面后方1倍单洞跨径内围岩的稳定性和中隔墙及支护结构的受力和变形影响显著;当先行洞与后行洞开挖间距大于2倍单洞跨径时,开挖间距对改扩建双连拱隧道的受力和变形影响较小。本文的研究成果不仅为荆垭隧道改扩建工程提供了指导性的意见,也可为以后的隧道改扩建工程提供重要参考。
【关键词】：隧道改扩建工程 中隔墙 双连拱隧道 模型试验 三维数值模拟 力学行为
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U451
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究的现状10-13
• 1.2.1 隧道改扩建研究10-11
• 1.2.2 小净距及双连拱隧道研究11-12
• 1.2.3 存在的问题12-13
• 1.3 依托荆垭隧道改扩建工程的背景13-15
• 1.3.1 原隧道工程概况13-14
• 1.3.2 地质条件与围岩性质14
• 1.3.3 改扩建设计方案14-15
• 1.4 主要研究内容和方法15-16
• 第二章 模型试验设计16-31
• 2.1 确定相似比16-19
• 2.1.1 相似理论16
• 2.1.2 参数选取和相似关系确定16-18
• 2.1.3 模型试验相似比18-19
• 2.2 相似材料19-24
• 2.2.1 围岩19-21
• 2.2.2 锚杆和钢筋21-22
• 2.2.3 衬砌和中墙22-24
• 2.3 模型试验设计24-30
• 2.3.1 模型制作24-26
• 2.3.2 测试系统26-29
• 2.3.3 测点布设29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 模型试验开展及试验结果分析31-60
• 3.1 土箱装料及模型埋设31-32
• 3.2 模型试验开挖方案32-35
• 3.3 试验结果分析35-54
• 3.3.1 地表下沉35-40
• 3.3.2 围岩应力40-45
• 3.3.3 中隔墙和衬砌应力45-54
• 3.4 本章小结54-60
• 第四章 改扩建施工动态三维数值模拟60-71
• 4.1 引言60
• 4.2 FLAC3D软件简介60-61
• 4.3 三维数值模型61-63
• 4.3.1 模型建立61
• 4.3.2 开挖过程模拟及测点布置61-62
• 4.3.3 参数选取62-63
• 4.4 改扩建施工动态模拟结果分析63-68
• 4.4.1 地表沉降63-64
• 4.4.2 二衬监测点位移64-65
• 4.4.3 中隔墙应力65-67
• 4.4.4 初支轴力67-68
• 4.5 不同开挖间距下模拟结果对比分析68-69
• 4.6 本章小结69-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 主要研究结论71-72
• 5.2 不足之处及展望72-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李鸿博;郭小红;;公路连拱隧道土压力荷载的计算方法研究[J];岩土力学;2009年11期

2 丁文其;王晓形;朱合华;杨林德;李志厚;;连拱隧道设计荷载的确定方法[J];中国公路学报;2007年05期

3 张志强;何川;;偏压连拱隧道优化施工的研究[J];岩土力学;2007年04期

4 李二兵;王镝;王源;谭跃虎;张凌辉;;城市复杂条件下浅埋大跨双连拱隧道施工变形监测与控制[J];岩石力学与工程学报;2007年04期

5 夏永旭,鲁彪;双连拱隧道中隔墙结构优化研究[J];公路;2005年08期

6 彭定超,袁勇,章勇武;开挖施工方式对连拱隧道中墙影响的空间分析[J];现代隧道技术;2002年01期

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 李新志;超浅埋大跨度连拱隧道围岩受力分析及工程应用研究[D];山东大学;2013年

2 彭念;原位扩建隧道围岩力学响应机理研究[D];重庆大学;2010年

3 肖林萍;连拱隧道围岩变形规律研究[D];西南交通大学;2009年

4 蔡来炳;软弱围岩浅埋偏压连拱隧道力学效应研究[D];同济大学;2008年

5 汪成兵;软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D];同济大学;2007年

6 陈秋南;非对称连拱隧道动态施工力学模拟研究[D];重庆大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘燕鹏;软弱破碎隧道围岩压力拱动态特性研究[D];长安大学;2013年

2 孙亮亮;公路隧道扩建施工力学行为试验研究与理论分析[D];长安大学;2012年

3 陈潇洋;城市大跨小净距隧道原位扩建工程施工力学分析[D];重庆大学;2012年

4 高强;黄土公路隧道改扩建过程中结构受力状态及施工技术研究[D];长安大学;2012年

5 雷明林;基于现场监控及数值模拟扩建隧道施工方法研究[D];重庆交通大学;2012年

6 黄波;单拱四车道公路隧道破坏机理的模型试验与数值模拟研究[D];中南大学;2010年

7 武建强;公路隧道扩建开挖方案比选及施工力学研究[D];重庆大学;2009年

8 谈杜勇;连拱隧道开挖过程的模型试验研究及其三维数值模拟[D];同济大学;2006年

9 赵刚;双连拱隧道模型试验研究[D];西南交通大学;2005年

10 王文正;公路双连拱隧道开挖方法及施工过程数值模拟研究[D];长安大学;2003年

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本文编号：949164