南阳山隧道围岩-结构的力学性态及其安全性研究

发布时间：2017-09-20 23:06

  本文关键词：南阳山隧道围岩-结构的力学性态及其安全性研究

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【摘要】：伴随着我国经济的快速发展,建成的公路隧道越来越多,在给交通带来便利的同时,也带来了隧道的安全风险。由于隧道所处的地质条件和自然环境较为复杂,使得围岩与支护结构体系间的相互作用问题变得复杂而且多变,常常会遇到支护结构由于刚度不足出现变形过大最终导致破坏的现象,甚至某些隧道工程就发生因支护结构承载力不足而导致围岩塌方的重大安全事故,极易导致隧道失效,危及隧道结构的安全。因此,对山区公路隧道的围岩-结构力学性态以及安全性问题进行深入的研究与探讨具有十分重大的意义。本文以大西北康家崖-临夏高速公路的南阳山隧道为依托工程,基于该隧道设计施工及竣工验收等有关资料,结合国内外对于公路隧道围岩-结构力学性态以及安全性的研究成果,采用地层结构法系统探讨了隧道围岩施工力学性态问题研究,并通过荷载-结构法对衬砌结构安全性进行评价。主要研究内容与成果有以下几点:①全面论述了南阳山隧道的工程地质环境条件;②通过南阳山隧道的现场检测数据资料,系统分析了南阳山隧道施工衬砌结构质量缺陷与整治区的特性以及病害产生的成因;③详细阐述了混凝土安全系数的计算理论及方法;④对在役公路隧道发育裂缝的衬砌结构安全性及其计算分析进行了若干探讨;⑤运用Midas/GTS软件,对南阳山隧道衬砌围岩-结构的受力特性和安全性进行了详细分析;⑥用现场调查、文献收集及室内分析的方法,针对南阳山隧道具体特点,研究制定了南阳山隧道主要结构病害的具体处治措施及其相应的施工工艺;⑦运用Midas/GTS软件,对隧道二次衬砌结构质量缺陷区进行了加固验算,结果表明加固后衬砌安全系数基本满足结构安全性要求。本文的主要新意点是对在役公路隧道发育裂缝的衬砌结构安全性及其计算分析进行了若干探讨,同时本文的研究成果以及所采取的手段方法对以后类似工程实践有一定的理论指导意义和实际应用价值。
【关键词】：公路隧道 围岩-结构力学性态 安全系数 结构计算 整治加固技术
【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】：U451
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 隧道围岩-结构的力学性态国内外研究概况11-13
• 1.2.2 隧道结构安全性评价研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容和技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 技术路线14-16
• 第二章 南阳山隧道现场调查与分析16-28
• 2.1 实际工程概况16-21
• 2.1.1 工程简介16
• 2.1.2 隧道设计参数16-18
• 2.1.3 地质地貌18
• 2.1.4 地层岩性18-19
• 2.1.5 水文地质条件19-20
• 2.1.6 不良地质现象与特殊性岩土20-21
• 2.2 南阳山隧道结构病害调查与分析21-26
• 2.2.1 隧道开裂病害调查与分析21-23
• 2.2.2 隧道路面与仰拱及其回填层病害调查与分析23-25
• 2.2.3 隧道渗漏水病害调查与分析25-26
• 2.3 南阳山隧道施工缺陷调查与分析26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 南阳山隧道围岩-结构的力学性态数值模拟分析研究28-40
• 3.1 Midas/GTS软件介绍28
• 3.2 有限元模型的建立28-30
• 3.2.1 地层结构法建模方法及模型28
• 3.2.2 荷载结构法建模方法及模型28-29
• 3.2.3 材料参数的选取29-30
• 3.2.4 设计工况30
• 3.2.5 数据控制点的选取30
• 3.3 衬砌荷载计算原理和方法30-34
• 3.3.1 自重31
• 3.3.2 围岩压力31-34
• 3.4 隧道围岩施工力学性态的数值模拟分析34-35
• 3.5 隧道二次衬砌支护结构安全性评定方法35-39
• 3.5.1 素混凝土受压构件安全系数的计算方法35
• 3.5.2 钢筋混凝土受压构件安全系数的计算方法35-37
• 3.5.3 存在裂缝的衬砌结构安全性计算方法37-38
• 3.5.4 隧道二次衬砌安全性评定标准38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 隧道各衬砌类型的结构安全性分析40-58
• 4.1 SVa衬砌类型安全性分析40-43
• 4.1.1 SVa衬砌承担 60%围岩压力安全性分析40-41
• 4.1.2 SVa衬砌承担 80%围岩压力安全性分析41-43
• 4.2 SVb衬砌类型安全性分析43-46
• 4.2.1 SVb衬砌承担 60%围岩压力安全性分析43-45
• 4.2.2 SVb衬砌承担 80%围岩压力安全性分析45-46
• 4.3 STV衬砌类型安全性分析46-50
• 4.3.1 STV衬砌承担 60%围岩压力安全性分析46-48
• 4.3.2 STV衬砌承担 80%围岩压力安全性分析48-50
• 4.4 WL段衬砌安全性分析50-53
• 4.4.1 WL段衬砌承担 60%围岩压力安全性分析50-52
• 4.4.2 WL段衬砌承担 80%围岩压力安全性分析52-53
• 4.5 TL段衬砌安全性分析53-57
• 4.5.1 TL段衬砌承担 60%围岩压力安全性分析53-55
• 4.5.2 TL段衬砌承担 80%围岩压力安全性分析55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 南阳山隧道施工缺陷与病害整治及其安全性验算分析58-85
• 5.1 南阳山隧道开裂病害整治58-59
• 5.2 南阳山隧道仰拱及其回填层病害整治59-61
• 5.2.1 常观监测LMGZ1处治60
• 5.2.2 路面裂缝灌注裂缝胶处治（整治类型LMGZ2）60
• 5.2.3 基底钻孔小导管注浆与灌裂缝胶的路面开裂处治（整治类型LMGZ3）60-61
• 5.2.4 开挖重做仰拱及其回填层和路面处治（整治类型LMGZ4）61
• 5.3 南阳山隧道渗漏水病害整治61-63
• 5.4 南阳山隧道厚度不足病害整治63-66
• 5.5 整治后二次衬砌安全性验算分析66-84
• 5.5.1 GSVa整治后的衬砌结构安全性验算分析67-70
• 5.5.2 GSVb整治后的衬砌结构安全性验算分析70-74
• 5.5.3 GSTV整治后的衬砌结构安全性验算分析74-77
• 5.5.4 GWLa、GWLb整治后的衬砌结构安全性分析77-80
• 5.5.5 GTL整治后的衬砌结构安全性验算分析80-84
• 5.6 本章小结84-85
• 第六章 结语85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-91
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果91

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本文编号：890917