软弱围岩条件下隧道施工方法对结构稳定性的影响分析
发布时间：2020-12-17 18:49
随着国家基础设施建设的快速发展,山区高速公路的建设规模不断扩大,施工技术水平也不断提升。隧道支护结构作为山区高速公路建设的关键环节,其质量水平逐渐成为影响山区高速公路整体质量的重要因素,而支护结构的经济性、合理性及安全性逐渐成为理论研究与施工实践的核心内容。在隧道工程的建设中,工程造价、工程整体稳定性等均会受到围岩稳定性以及支护结构的稳定性的影响,其也是隧道建设的关键所在。本论文以成县至武都高速公路张坪隧道为实证研究对象,借助Midas NX工具开展数值模拟分析,对隧道工程支护结构施工方案进行系统研究。具体研究内容为:首先通过数值模拟工具对张坪隧道进口段Ⅳ围岩的施工方案进行探讨分析,对比全断面法、上下台阶分步开挖法的优势和不足,并确定后者在该环节施工的适用性,以此提高隧道进口段围岩与支护的稳定性;然后以隧道出口松散堆积层为研究对象,分析开挖、支护和二次衬砌的受力情况。研究结果表明,无论采取何种施工方案,围岩的位移结果具体表现为仰拱区域围岩上扬、拱顶区域围岩下沉、边墙及拱脚区域的围岩外扩。全断面法与上下台阶开挖法相比,前者的仰拱上扬及拱顶下沉的情况要稍弱于后者,但是前者的边墙及拱脚区域的...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道横断面设计
文件进行建模。所建立的平面模型总共包含 2105 个单元，包含 1867 个节点，具体如图4.1 所示。图4.1 有限元数值分析模型4.2.2 计算参数（1）围岩参数因为施工材料和数据规范等等都有着明显的不同，所以在进行物理力学参数确定的时候，那么可以将摩尔库伦弹塑性破坏准则为核心，确定具体的参数数值汇总为表 4.1。表 4.1 VI 级围岩数值模拟参数岩层密度(kg/m3)弹性模量（GPa）泊松比 μ粘聚力（kPa）内摩擦角（°）砾岩VI级 2.2 1 0.3 500 35（2）锚杆、衬砌参数根据该隧道施工设计图纸提供的隧道的支护需求来说，在初期使用的一般是综合防护结构，即喷射混凝土+系统锚杆+钢筋网+型钢支撑（格栅钢架）。到了二次衬砌的时候，以整体模筑为混凝土基本结构。经过对支护参数进行初步研究之后，对锚杆支护使用植入式桁架来模拟，锚杆长度在 3.0m，布置模式属于梅花型交叉结构，每个断面布置
36（a） （b）图4.2 全断面开挖模型初始（左）和最终状态（右）（2）上下台阶开挖法：上下台阶法开挖包含 9 个开挖工序，第一步，初始状态对所有原地层网格、约束条件、重力进行激活；第二步，对上台阶对应部分岩体进行钝化实现开挖，释放荷载系数为 40%；第三步，对上台阶锚杆与上台阶初支部分进行激活，放荷载系数为 30%；第四步，在上一步基础上进行剩余 30%地层荷载释放；第五步，对下台阶对应部分岩体进行钝化实现开挖，释放荷载取 40%；第六步，对下台阶锚杆与下台阶初支部分进行激活，释放荷载取 30%；第七步
【参考文献】：
期刊论文
[1]强风化花岗岩隧道水平旋喷桩预加固效果分析[J]. 汪珂,赖金星,邱军领,黄豪,李小宏. 现代隧道技术. 2016(05)
[2]某深埋分岔隧道空间荷载结构计算方法[J]. 丁文其,郑康成,金威. 中国公路学报. 2016(02)
[3]高速铁路隧道二次衬砌的变形特性与极限承载能力[J]. 孙毅,张顶立,于富才,王剑晨,黄俊. 中国铁道科学. 2016(01)
[4]不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征模型试验研究[J]. 张俊儒,孙克国,卢锋,郑宗溪,孙其清. 岩土力学. 2015(11)
[5]隧道二衬结构受力影响因素的敏感性分析[J]. 宋克志,李福献,朱雷敏,王梦恕. 公路交通科技. 2014(02)
[6]杉树坳隧道台阶法开挖初期支护变形规律分析[J]. 马显红. 铁道建筑. 2012(01)
[7]公路隧道围岩压力分析[J]. 焦艳红. 科学之友. 2011(01)
[8]公路隧道岩质和土质围岩统一亚级分级标准研究[J]. 王明年,陈炜韬,刘大刚,童建军. 岩土力学. 2010(02)
[9]超前支护的均一化横观各向同性弹性模型[J]. 王海波,徐明,宋二祥. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(12)
[10]深埋隧道围岩压力与跨度的关系研究[J]. 张孝伟. 西部探矿工程. 2009(07)
博士论文
[1]黄土公路隧道设计与施工技术研究[D]. 康军.长安大学 2006
硕士论文
[1]高速公路下穿隧道施工仿真分析[D]. 刘运.武汉理工大学 2010
[2]不良地质条件隧道洞口段支护研究[D]. 阎亮.北京交通大学 2009
[3]黄土地层中水工隧洞衬砌结构计算研究[D]. 麻林.甘肃农业大学 2009
[4]正阳隧道围岩变形与支护结构受力特性研究[D]. 王震.重庆交通大学 2009
[5]公路隧道围岩与支护结构稳定性研究[D]. 朱仁景.重庆交通大学 2007
[6]成功岭隧道洞口段施工方法与支护参数的研究[D]. 陈改霞.西南交通大学 2007
本文编号：2922513
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道横断面设计
文件进行建模。所建立的平面模型总共包含 2105 个单元，包含 1867 个节点，具体如图4.1 所示。图4.1 有限元数值分析模型4.2.2 计算参数（1）围岩参数因为施工材料和数据规范等等都有着明显的不同，所以在进行物理力学参数确定的时候，那么可以将摩尔库伦弹塑性破坏准则为核心，确定具体的参数数值汇总为表 4.1。表 4.1 VI 级围岩数值模拟参数岩层密度(kg/m3)弹性模量（GPa）泊松比 μ粘聚力（kPa）内摩擦角（°）砾岩VI级 2.2 1 0.3 500 35（2）锚杆、衬砌参数根据该隧道施工设计图纸提供的隧道的支护需求来说，在初期使用的一般是综合防护结构，即喷射混凝土+系统锚杆+钢筋网+型钢支撑（格栅钢架）。到了二次衬砌的时候，以整体模筑为混凝土基本结构。经过对支护参数进行初步研究之后，对锚杆支护使用植入式桁架来模拟，锚杆长度在 3.0m，布置模式属于梅花型交叉结构，每个断面布置
36（a） （b）图4.2 全断面开挖模型初始（左）和最终状态（右）（2）上下台阶开挖法：上下台阶法开挖包含 9 个开挖工序，第一步，初始状态对所有原地层网格、约束条件、重力进行激活；第二步，对上台阶对应部分岩体进行钝化实现开挖，释放荷载系数为 40%；第三步，对上台阶锚杆与上台阶初支部分进行激活，放荷载系数为 30%；第四步，在上一步基础上进行剩余 30%地层荷载释放；第五步，对下台阶对应部分岩体进行钝化实现开挖，释放荷载取 40%；第六步，对下台阶锚杆与下台阶初支部分进行激活，释放荷载取 30%；第七步
【参考文献】：
期刊论文
[1]强风化花岗岩隧道水平旋喷桩预加固效果分析[J]. 汪珂,赖金星,邱军领,黄豪,李小宏. 现代隧道技术. 2016(05)
[2]某深埋分岔隧道空间荷载结构计算方法[J]. 丁文其,郑康成,金威. 中国公路学报. 2016(02)
[3]高速铁路隧道二次衬砌的变形特性与极限承载能力[J]. 孙毅,张顶立,于富才,王剑晨,黄俊. 中国铁道科学. 2016(01)
[4]不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征模型试验研究[J]. 张俊儒,孙克国,卢锋,郑宗溪,孙其清. 岩土力学. 2015(11)
[5]隧道二衬结构受力影响因素的敏感性分析[J]. 宋克志,李福献,朱雷敏,王梦恕. 公路交通科技. 2014(02)
[6]杉树坳隧道台阶法开挖初期支护变形规律分析[J]. 马显红. 铁道建筑. 2012(01)
[7]公路隧道围岩压力分析[J]. 焦艳红. 科学之友. 2011(01)
[8]公路隧道岩质和土质围岩统一亚级分级标准研究[J]. 王明年,陈炜韬,刘大刚,童建军. 岩土力学. 2010(02)
[9]超前支护的均一化横观各向同性弹性模型[J]. 王海波,徐明,宋二祥. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(12)
[10]深埋隧道围岩压力与跨度的关系研究[J]. 张孝伟. 西部探矿工程. 2009(07)
博士论文
[1]黄土公路隧道设计与施工技术研究[D]. 康军.长安大学 2006
硕士论文
[1]高速公路下穿隧道施工仿真分析[D]. 刘运.武汉理工大学 2010
[2]不良地质条件隧道洞口段支护研究[D]. 阎亮.北京交通大学 2009
[3]黄土地层中水工隧洞衬砌结构计算研究[D]. 麻林.甘肃农业大学 2009
[4]正阳隧道围岩变形与支护结构受力特性研究[D]. 王震.重庆交通大学 2009
[5]公路隧道围岩与支护结构稳定性研究[D]. 朱仁景.重庆交通大学 2007
[6]成功岭隧道洞口段施工方法与支护参数的研究[D]. 陈改霞.西南交通大学 2007
本文编号：2922513
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