城市软岩双连拱隧道施工力学行为研究

发布时间：2017-09-11 00:03

  本文关键词：城市软岩双连拱隧道施工力学行为研究

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【摘要】：我国是一个多山的国家,为了更加完善城市和山岭地区的交通网,不可避免的要进行公路隧道的修建,而连拱隧道由于其在桥隧接线方式、占地面积少和洞口相对环保等方面具有诸多优点,在城市和山岭地区公路隧道中有相当大的发展空间。近年来,随着我国连拱隧道的施工技术越来越成熟,在城市公路隧道中越来越受到设计师们的青睐。但是连拱隧道在设计和施工经验方面还存在一定的不足之处,并且目前已经建成的连拱隧道也暴露出一定的问题,所以为了更好地推广连拱隧道的建设,有必要对连拱隧道的设计与施工进行进一步的研究。本文以厦门市金榜山双连拱隧道为工程背景,对连拱隧道中导洞锚杆支护效果、左右洞错距以及中墙施作时机这三方面的问题进行了研究,得出连拱隧道在不同开挖过程中围岩的变形与应力变化规律,为类似双连拱隧道的设计和施工提供了一定的参考,主要成果如下：(1)建立金榜山双连拱隧道Ⅲ、Ⅳ和V级围岩共3种三维数值模型,模拟中导洞开挖过程中锚杆支护对中导洞围岩变形及应力变化的影响,得出在V级围岩下的锚杆支护效果要明显优于Ⅲ、Ⅳ级围岩以及中导洞锚杆轴力分布情况等结论,所得结果能够为设计及施工提供一定的参考。(2)通过数值模拟研究Ⅲ级围岩左右洞错距分别为6m、9m、15m、21m和30m时对围岩变形以及应力变化的影响,得出左右洞错距的合理间距为21m。(3)通过数值模拟研究V级围岩中墙在不同施工工序情况下围岩和中墙变形和受力情况,得出各自的优缺点,并提出合理的施工建议。(4)对连拱隧道拱顶下沉、水平收敛、围岩压力等项目的监控量测,并把量测结果与数值模拟进行对比,进一步分析连拱隧道在开挖过程中围岩位移和应力变化规律以及分析数值模拟和量测结果产生差异的原因。
【关键词】：双连拱 施工工序 锚杆支护 中墙受力 监控量测
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究背景8
• 1.2 连拱隧道国内外研究现状8-13
• 1.2.1 连拱隧道理论与数值分析9-11
• 1.2.2 连拱隧道室内相似试验11-12
• 1.2.3 连拱隧道现场试验12-13
• 1.3 研究内容13-14
• 1.4 技术路线14-15
• 第2章 有限元原理及莫尔-库伦基本理论15-22
• 2.1 有限元基本思路15
• 2.2 midas/GTS NX有限元软件15-20
• 2.2.1 迭代计算方法16-17
• 2.2.2 收敛标准17-18
• 2.2.3 本构模型18-19
• 2.2.4 施工阶段模拟19-20
• 2.3 莫尔-库伦准则20-22
• 2.3.1 增量弹性法则20
• 2.3.2 屈服函数20-22
• 第3章 工程简介22-26
• 3.1 工程概况22-23
• 3.1.1 工程建设规模22
• 3.1.2 衬砌支护参数22-23
• 3.2 工程地质条件23-25
• 3.3 水文地质条件25-26
• 3.3.1 地表水25
• 3.3.2 地下水25-26
• 第4章 施工过程数值模拟分析26-66
• 4.1 计算模型建立及材料参数26-29
• 4.1.1 数值模拟计算模型26-28
• 4.1.2 基本假设28
• 4.1.3 材料参数28-29
• 4.1.4 边界条件29
• 4.2 锚杆支护对中导洞开挖的影响分析29-44
• 4.2.1 Ⅲ级围岩计算结果分析30-35
• 4.2.2 Ⅳ级围岩计算结果分析35-39
• 4.2.3 Ⅴ级围岩计算结果分析39-44
• 4.3 左右洞错距影响分析44-52
• 4.3.1 位移分析44-48
• 4.3.2 应力分析48-52
• 4.4 中墙施作顺序对围岩稳定性影响分析52-65
• 4.4.1 位移分析54-59
• 4.4.2 应力分析59-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 金榜山连拱隧道监控量测66-82
• 5.1 监控量测的意义66
• 5.2 连拱隧道变形监测的内容、方法及测点布置66-74
• 5.2.1 连拱隧道变形监测的内容66-72
• 5.2.2 连拱隧道变形监测方法及测点布置72-74
• 5.3 金榜山隧道的围岩位移及规律性分析74-78
• 5.3.1 地表位移74-75
• 5.3.2 拱顶位移75-77
• 5.3.3 水平位移77
• 5.3.4 钢拱架应力77-78
• 5.3.5 围岩压力78
• 5.4 数值模拟对比分析78-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第6章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李伟坚;;上软下硬围岩双连拱隧道取消仰拱的可行性研究[J];公路交通技术;2015年05期

2 陈佳;;连拱隧道围岩压力计算研究[J];公路工程;2014年06期

3 覃庆通;;大跨度连拱隧道支护体系的现场监测及数值模拟[J];现代交通技术;2014年01期

4 许萍;邵生俊;张U，

本文编号：827396