单护盾TBM在引洮7~#隧洞中的应用

发布时间：2017-05-25 13:24

  本文关键词：单护盾TBM在引洮7~#隧洞中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：引洮供水工程是甘肃省继引大入秦工程后,又一个具有跨时代意义的宏伟工程,解决了甘肃中西部干旱地区的缺水问题。7#隧洞是引洮工程中极具典型的长大深埋隧洞,其使用的单护盾TBM掘进机在我国水利工程属于首例,开创了单护盾TBM隧洞施工的先河,具有很大的研究价值。作者在TBM施工阶段进入施工现场,进行了大量隧洞资料的搜集和整理工作。对引洮工程数十年积累的工程地质勘察资料进行整理分析,并结合本次工程中地质勘查数据对该隧洞地质情况做了详细的归纳、总结。同时阅读了大量有关TBM隧洞施工的书籍和优秀硕博论文,为本论文的撰写和研究方法做了准备。论文从以下几个方面进行了研究:(1)详细的介绍了TBM掘进机的发展应用状况、TBM分类和适用条件,TBM设备组成及破岩机理,系统分析影响TBM掘进性能的主要参数。(2)从引洮7#隧洞设计、施工、工程地质、经济性和施工工期情况,详细分析TBM掘进机选型的基本原则,选择出适合该工程施工的单护盾TBM掘进机。(3)采用经典普氏压力拱理论对隧洞管片环进行围岩压力计算,选择了适合围岩—管片衬砌结构的梁—弹簧模型理论,并借助ANSYS有限元软件对引洮7#隧洞管片环的变形和内力进行了分析研究。(4)结合引洮供水工程7#隧洞工程资料,采用有限元Drucker-Prager屈服准则和ANSYS软件中的单元“生死”技术对隧洞的开挖过程进行三维数值模拟,并分析了开挖前后围岩的应力变形情况、开挖不同阶段围岩的应力变形和管片衬砌的受力情况。(5)分析引洮7#隧洞TBM在不良地质洞段地质灾害情况,针对不同地质灾害提出的整改措施,选择出适宜该隧洞的施工技术和施工方法。
【关键词】：7#隧洞 单护盾TBM Drucker-Prager准则 管片环 “生死”技术 隧洞开挖 数值模拟
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 隧洞工程施工探讨9-11
• 1.2.1 施工方法探讨9-10
• 1.2.2 现代隧洞工程特点10-11
• 1.3 TBM技术的发展应用11-14
• 1.4 TBM管片衬砌法14-15
• 1.5 研究内容15-17
• 2 TBM组成结构及工作原理17-30
• 2.1 TBM的基本结构17-19
• 2.1.1 TBM主机系统18-19
• 2.1.2 TBM后配套系统组成19
• 2.2 TBM的分类19-21
• 2.3 TBM破岩原理21
• 2.4 工程概况21-29
• 2.4.1 工程地质条件22-23
• 2.4.2 TBM的选型23-25
• 2.4.3 TBM掘进段分段地质描述25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 管片衬砌设计理论与计算方法研究30-42
• 3.1 管片设计模型理论比较30-37
• 3.1.1 惯用法及修正惯用法30-33
• 3.1.2 梁一弹簧模型33-37
• 3.2 管片衬砌荷载计算方法37-39
• 3.2.1 围岩压力37-38
• 3.2.2 管片自重38
• 3.2.3 地基反力38-39
• 3.2.4 施工荷载39
• 3.3 管片衬砌有限元分析理论39-41
• 3.3.1 有限元理论及ANSYS软件介绍39
• 3.3.2 等效节点荷载39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 TBM深埋输水隧洞管片应力变形分析42-47
• 4.1 管片衬砌荷载计算42-43
• 4.1.1 围岩压力的计算42
• 4.1.2 管片自重的计算42-43
• 4.2 有限元模型43-44
• 4.3 有限元计算及结果及其分析44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 TBM施工过程ANSYS模拟的实现47-59
• 5.1 单元生死属性47
• 5.2 Drucker-Prager准则47-49
• 5.3 建立有限元模型49-50
• 5.3.1 计算范围和边界条件49-50
• 5.3.2 材料参数50
• 5.4 隧洞开挖过程ANSYS数值分析50-58
• 5.4.1 隧洞开挖前后围岩变形情况50-52
• 5.4.2 隧洞开挖过程数值模拟52-58
• 5.4.2.1 开挖过程围岩变形规律52-56
• 5.4.2.2 管片环应力分析56-58
• 5.5 本章小结58-59
• 6 TBM不良地质条件下隧洞施工措施59-66
• 6.1 TBM隧洞不良地质情况59-60
• 6.1.1 含水疏松砂层地质情况59-60
• 6.1.2 含水疏松砂层TBM机“载头”现象60
• 6.1.3 管片安装完成后出现大量裂缝60
• 6.2 TBM不良地质条件下隧洞施工措施60-65
• 6.2.1 TBM刀盘和盾壳新方案设计61-62
• 6.2.2 TBM不良地质条件下隧洞施工措施62-63
• 6.2.3 管片裂缝的补救措施63-65
• 6.3 本章总结65-66
• 7 展望与结论66-68
• 7.1 结论66
• 7.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71
• 攻读学位期间的研究成果71
• 攻读学位期间的参与的项目71

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