公路隧道改扩建选型及稳定性研究

发布时间：2017-04-19 14:10

  本文关键词：公路隧道改扩建选型及稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,我国经济持续增长,人民收入显著增加,汽车保有量也越来越多,导致现有的高速公路运力无法满足交通量增长的需求,为了满足交通量增长的需要,对既有高速公路的改扩建已经是势在必行,而高速公路的改扩建势必涉及到公路隧道的改扩建。在既有双向四车道的公路隧道的基础上,通过新建四车道隧道与既有隧道原位扩建相结合形成小净距隧道是改扩建中的一种最重要也是最常见的型式。本文通过将理论研究、室内模型试验和有限元分析相结合的方式,依托福厦漳高速公路段某公路隧道原位扩建工程,通过研究确定了依托隧道的扩建方案、开挖方案以及施工过程中围岩的应力应变、初期支护的受力特征等,为其他的相关工程提供参考价值。本文主要对依托工程进行了以下研究:(1)通过总结普通分离式隧道和小净距隧道改扩建中不同的扩建型式的优缺点,确定了依托工程的最佳扩建型式为在既有两个隧道之间新增一个四车道隧道,再原位扩建右侧既有隧道。(2)通过隧道原位扩建室内模型试验,总结隧道原位扩建中地表沉降、围岩应力应变等特征,印证隧道单侧原位扩建的合理性。(3)对隧道Ⅴ级围岩段开挖方案进行有限元分析,通过分析可知,采用双侧壁导坑法可有效的控制围岩的沉降及变形,且支护结构受力要好,在Ⅴ级围岩段开挖过程中推荐采用双侧壁导坑法。(4)利用选定的开挖方案,对隧道Ⅴ级围岩洞身段开挖进行动态施工力学分析,由分析结果可知,在隧道开挖过程中,围岩的沉降、应力应变均在可控范围内;隧道拱脚及拱肩处可能发生剪切破坏,喷射混凝土局部发生受拉破坏及剪切破坏,但是范围不大,不会影响喷射混凝土的整体稳定性;大部分锚杆处于受拉状态,但受拉最大值远小于锚杆的设计抗拉值;二次衬砌仅受到很小的拉应力及剪应力,且范围不大,充分发挥了其安全储备的作用。(5)总结在隧道原位扩建时的施工工序以及拆除既有衬砌时的注意事项等,为相似工程提供参考依据。
【关键词】：公路隧道 改扩建 室内试验 开挖方案 施工力学
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U457.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究目的10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 隧道改扩建概况10
• 1.2.2 国内外隧道改扩建现状10-13
• 1.2.3 隧道近接施工研究现状13-14
• 1.3 本文研究的主要内容及技术路线14-16
• 1.3.1 研究的主要内容14
• 1.3.2 技术路线14-16
• 第二章 依托隧道改扩建型式研究16-24
• 2.1 原隧道设计情况16-17
• 2.2 隧道改扩建型式分析17-24
• 2.2.1 分离式隧道改扩建方案17-20
• 2.2.2 小净距隧道改扩建方案20-22
• 2.2.3 依托工程隧道改扩建方案22-24
• 第三章 原位扩建室内模型试验24-48
• 3.1 概述24
• 3.2 试验目的及方案24-25
• 3.2.1 试验目的24
• 3.2.2 试验方案24-25
• 3.3 模型试验箱的设计与制作25-27
• 3.3.1 模型箱尺寸的确定25
• 3.3.2 模型箱的设计和制作25-27
• 3.4 相似准则及模型材料27-28
• 3.4.1 概述27-28
• 3.4.2 围岩力学参数28
• 3.4.3 围岩相似材料28
• 3.5 支护结构相似准则及材料28-30
• 3.5.1 相似准则28-29
• 3.5.2 既有隧道二次衬砌相似材料29-30
• 3.6 隧道原位扩建模型试验及测试结果分析30-45
• 3.6.1 模型的制作30-31
• 3.6.2 测试方案31-32
• 3.6.3 开挖方案的确定32-34
• 3.6.4 方案一模型试验结果分析34-40
• 3.6.5 方案二模型试验结果分析40-45
• 3.7 小结45-48
• 第四章 隧道扩建开挖方案研究48-59
• 4.1 概述48
• 4.2 弹塑性力学理论简介48-50
• 4.2.1 弹塑性力学基本原理48-49
• 4.2.2 岩体弹塑性本构关系49-50
• 4.3 V级围岩开挖方案优化50-53
• 4.3.1 开挖方案拟定50-51
• 4.3.2 模型的建立51-52
• 4.3.3 施工过程控制52-53
• 4.4 数值模拟结果及对比分析53-58
• 4.4.1 围岩位移特征53-55
• 4.4.2 围岩应力特征55-56
• 4.4.3 喷射混凝土应力特征56-57
• 4.4.4 锚杆轴力特征57-58
• 4.5 小结58-59
• 第五章 大帽山隧道原位扩建动态施工力学研究59-68
• 5.1 计算参数的选取59
• 5.2 模型的建立59-60
• 5.3 施工过程控制60-62
• 5.4 数值模拟结果及分析62-67
• 5.4.1 围岩位移特征62-63
• 5.4.2 围岩应力特征63-64
• 5.4.3 隧道喷射混凝土应力特征64-65
• 5.4.4 锚杆轴力特征65-66
• 5.4.5 隧道二次衬砌应力特征66-67
• 5.5 小结67-68
• 第六章 原位扩建隧道施工开挖工序及注意事项68-71
• 6.1 原位扩建隧道开挖方法及施工工序68-70
• 6.1.1 扩建隧道施工工序68-69
• 6.1.2 扩建隧道既有衬砌及支护拆除方法69-70
• 6.2 扩建隧道开挖方法及施工工序安排注意事项70
• 6.3 小结70-71
• 第七章 结论与展望71-73
• 7.1 结论71-72
• 7.2 存在的问题及展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果76
• 1 发表的论著76
• 2 参加的项目76

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10 张，

本文编号：316443