宝兰客专安定隧道施工过程模拟及现场监测分析

发布时间：2017-10-06 19:11

  本文关键词：宝兰客专安定隧道施工过程模拟及现场监测分析

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【摘要】：近年来,随着我国国民经济的快速发展,人民群众对交通出行的要求逐渐提高。因此,越来越多的高速铁路项目开工建设。对速度的不断追求,使得高速铁路在建设过程中对设计施工等相关技术都提出了更高的要求。而隧道作为高速铁路和客运专线重要的组成部分,其设计与施工也面临着一系列新的挑战。现场监控量测作为隧道建设过程中的重要环节,对指导隧道设计与施工具有重要意义。在高速铁路修建过程中,对隧道进行高标准、高精度的监控量测,有助于及时发现设计与施工中的问题,从而最大限度的确保高铁线路顺利修建。同时,高速铁路对速度的不断追求也使得高铁线路不得不穿越更加复杂的地质结构层,这同样增加了隧道设计与施工的难度。如何更好的运用有限元软件对隧道施工全过程进行模拟,从理论上研判设计方案的可行性,对隧道工程建设而言就显得尤为重要。本文结合在建宝兰客运专线安定隧道,在前期对隧道典型性断面进行现场监控量测的基础上,对收集到的数据进行了分析研究,同时运用有限元软件,对隧道的施工过程进行了数值模拟研究,主要研究成果如下:(1)根据隧道现场围岩变形监测数据,运用线性回归分析方法,判断出监测断面围岩变形趋势符合指数函数的曲线走势,并预测出监测断面围岩最终将趋于稳定,以及最终的稳定值。(2)根据隧道现场围岩受力监测数据,判断出隧道初期支护受力较为不均匀,左侧受力明显大于右侧。仰拱拱底受力较大,两侧则相对较小且近似均匀分布,且与二衬钢筋应力和混凝土应力的分布基本一致,二衬混凝土总体呈受压状态,受力较为均匀,有利于仰拱的稳定。(3)采用有限元分析软件,对隧道施工过程进行模拟计算。通过分析计算结果,建议安定隧道Ⅳ级围岩段采用三台阶七步开挖法进行施工。同时,提出了适宜隧道Ⅳ级围岩段施工的建议开挖参数:开挖进尺为0.6m,台阶长度为3.6m。(4)基于控制隧道围岩变形为核心,对隧道围岩变形现场实测数据与模拟计算结果进行了对比分析,二者的发展趋势较为相似。实测数据与模拟计算结果较为接近,说明本文所用方法及结果是可靠的。
【关键词】：高铁隧道 监控量测 数值模拟 分析
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 绪论9-16
• 1.1 问题的提出9
• 1.2 国内外发展与研究现状9-14
• 1.2.1 大跨度隧道国内外发展现状9-11
• 1.2.2 监控量测的研究现状11-12
• 1.2.3 数值模拟的研究现状12-14
• 1.3 论文主要研究的内容14-16
• 2. 安定隧道工程概况16-20
• 2.1 工程基本概况16
• 2.2 工程地质概况16-17
• 2.2.1 工程地质特征16-17
• 2.2.2 水文地质特征17
• 2.3 隧道设计概况17-20
• 2.3.1 建筑限界及衬砌内轮廓设计17-19
• 2.3.2 衬砌支护设计19-20
• 3. 隧道施工监控量测20-50
• 3.1 监控量测的目的20
• 3.2 监控量测的项目与仪器20-22
• 3.2.1 监控量测的项目20
• 3.2.2 测点布设20-22
• 3.3 测试仪器原理22-23
• 3.4 围岩变形量测数据的处理与分析23-31
• 3.5 围岩压力量测结果与分析31-34
• 3.6 钢拱架应力量测结果与分析34-39
• 3.7 初支与二衬接触压力量测结果与分析39-41
• 3.8 二衬钢筋应力量测结果与分析41-45
• 3.9 二衬混凝土应力量测结果与分析45-47
• 3.10 监测断面压力、应力量测结果汇总47-48
• 3.11 本章小结48-50
• 4. 隧道施工过程模拟50-73
• 4.1 数值模型50-53
• 4.1.1 计算模型的建立50-51
• 4.1.2 材料物理力学参数的选取51
• 4.1.3 隧道开挖过程模拟51-53
• 4.2 工法比选模拟计算结果与分析53-58
• 4.2.1 隧道围岩变形模拟计算53-56
• 4.2.2 掌子面塑性区对比56-57
• 4.2.3 钢拱架应力模拟计算57
• 4.2.4 工法比选小结57-58
• 4.3 不同进尺模拟计算结果与分析58-65
• 4.3.1 隧道围岩变形模拟计算58-62
• 4.3.2 掌子面塑性区对比62-63
• 4.3.3 钢拱架应力模拟计算63-64
• 4.3.4 进尺比选小结64-65
• 4.4 不同台阶长度模拟计算结果与分析65-71
• 4.4.1 隧道围岩变形模拟计算65-68
• 4.4.2 掌子面塑性区对比68-69
• 4.4.3 钢拱架应力模拟计算69-70
• 4.4.4 台阶长度比选小结70-71
• 4.5 有限元模拟结果与现场监测结果的对比分析71-72
• 4.6 本章小结72-73
• 5. 结论与展望73-74
• 5.1 结论73
• 5.2 展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间的研究成果78

【参考文献】

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本文编号：984513