沭水东调长距离引水隧洞力学特性及通风模拟研究

发布时间：2017-06-22 05:12

  本文关键词：沭水东调长距离引水隧洞力学特性及通风模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：小断面长距离引水隧洞施工空间狭小,各工序交叉干扰,造成围岩支护不及时,通风不畅。影响了施工过程中隧洞围岩的安全及稳定,并有可能对施工人员的生命安全构成威胁。本文依托日照市沭水东调小断面长距离引水隧洞工程,对开挖过程中的围岩力学特性、长距离小断面独头施工通风展开研究。同时,长距离引水隧洞出口洞段岩体破碎,偏压严重,施工工艺复杂,论文对其进行了三维数值计算分析研究。(1)采用有限元软件Midas/GTS,对小断面长距离引水隧洞开挖支护过程进行动态数值计算分析,对不同工况下围岩的力学分布规律及支护结构的力学与变形特性进行了研究,分析了开挖面的空间约束效应。(2)长距离引水隧洞出口段浅埋、偏压,岩体破碎,施工过程中力学特性复杂。论文对小断面长距离隧洞出口偏压洞段动态开挖过程进行了三维数值分析,在总结偏压洞段的力学和变形规律的基础上,优化了开挖支护技术方案。(3)结合实际工程,计算出不同开挖距离时的需风量和风压,选择合适的风机,并对小断面长距离独头施工引水隧洞的动态通风进行了模拟,获得了不同通风管出口布设位置对通风效率的影响规律,优化了施工通风方案。研究成果对沭水东调引水隧洞工程以及其它小断面长距离隧洞的施工过程中围岩稳定性和通风问题的研究具有良好的参考价值。
【关键词】：沭水东调 长距离 引水隧洞 力学特性 数值模拟 偏压隧洞 施工通风
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 围岩稳定性研究现状10-12
• 1.2.2 偏压隧道稳定性研究现状12-13
• 1.2.3 隧洞施工通风研究现状13-14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 第2章 工程概况及相关理论15-27
• 2.1 工程地质条件15-18
• 2.1.1 地形地貌15-16
• 2.1.2 地层岩性16-17
• 2.1.3 地质构造17-18
• 2.1.4 水文地质条件18
• 2.2 有限元实现过程及莫尔-库伦屈服准则18-21
• 2.2.1 有限元实现过程18-20
• 2.2.2 莫尔-库伦屈服准则20-21
• 2.3 偏压隧洞产生的原因及围岩压力计算21-23
• 2.3.1 偏压隧洞产生的原因21-22
• 2.3.2 单洞偏压隧洞围岩压力计算22-23
• 2.4 隧洞通风与空气流动基本方程23-27
• 2.4.1 隧洞空气污染的主要来源23
• 2.4.2 施工环境中的卫生标准23-24
• 2.4.3 通风设备选择的基本原则24
• 2.4.4 空气流动的基本方程24-27
• 第3章 开挖阶段数值模拟分析27-41
• 3.127-29
• 3.1.1 模拟工况与基本假定27
• 3.1.2 模拟范围27
• 3.1.3 单元划分与边界条件27-28
• 3.1.4 计算参数及本构模型的选取28-29
• 3.2 模型计算结果分析29-32
• 3.2.1 开挖不支护29-30
• 3.2.2 开挖后支护30-32
• 3.3 开挖面空间效应分析32-39
• 3.3.1 围岩位移变化规律32-36
• 3.3.2 围岩主应力变化规律36-39
• 3.4 衬砌应力分析39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 浅埋偏压段隧洞稳定性分析41-53
• 4.1 出口段工程地质条件及设计条件41-42
• 4.2 有限元模型的建立42-45
• 4.2.1 模型的假设与工况设计42
• 4.2.2 本构模型及参数的选取42-43
• 4.2.3 模型的建立43-44
• 4.2.4 边界条件及相互作用44-45
• 4.2.5 网格划分45
• 4.3 计算结果分析45-51
• 4.3.1 围岩位移分析45-47
• 4.3.2 围岩应力分析47-48
• 4.3.3 围岩塑性区分析48-50
• 4.3.4 衬砌应力、位移分析50-51
• 4.3.5 锚杆应力分析51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 小断面长距离引水隧洞通风研究53-63
• 5.1 小断面长距离引水隧洞通风方式53-54
• 5.2 3~#施工支洞通风设计概况54-55
• 5.3 通风设备的选择55-57
• 5.3.1 风管的选取与布设55
• 5.3.2 需风量的相关计算55-56
• 5.3.3 风机风量与风压计算56-57
• 5.3.4 风机选择57
• 5.4 隧道通风数值模拟57-59
• 5.4.1 控制方程57-58
• 5.4.2 计算模型及工况的设定58-59
• 5.4.3 基本假设与定义边界条件59
• 5.5 结果与分析59-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 主要工作与创新点63-64
• 6.2 后续研究工作64-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-69
• 作者在攻读硕士学位期间所取得的成果69

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