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高地应力软岩隧道施工期时空效应及初期支护选型研究
| 论文题名： | 高地应力软岩隧道施工期时空效应及初期支护选型研究 |
| 关键词： | 隧道工程;施工管理;时空效应;初期支护结构;软弱围岩 |
| 摘要： | 最近我国正在规划及修建的铁路隧道、公路隧道工程中，深埋高地应力软岩隧道出现的几率越来越大。此类隧道围岩常会发生量级很大的急剧变形、支护扭曲、破坏及侵入净空等问题，以至不得不实施费工耗时并具安全风险的支护拆换和断面扩挖作业，严重影响正常施工。本文以兰新铁路第二双线LXS-7标存在极高地应力的大梁山隧道为工程背景，通过现场试验、理论分析及数值计算方法，对高地应力软岩隧道施工期时空效应及初支结构作用机理进行研究分析，主要工作及所得结果如下: 1、结合大梁山隧道工程实例，对高地应力软岩隧道工程特性进行研究。对此类隧道变形特征、变形力学机制、围岩挤压性程度判别三个方面进行了探讨分析，阐释了“挤压型”大变形即具有高应力背景的软弱围岩大变形的工程特点，并提出用挤压因子NC作为判定围岩挤压性程度的量化指标。 2、利用ANSYS/FLAC3D建立大梁山隧道三维弹塑性有限元模型，对三台阶七步开挖高地应软岩隧道施工期时空效应进行初探。着重分析了隧道施工期支护结构受力特性;并分析比较两种工序的塑性区、纵断面效应以及纵向开挖对目标面的影响，以优化施工工序，指导依托工程施工，深入了解高地应力软岩隧道施工期的时空效应。 3、系统开展型钢钢架与格栅钢架在高地应力软岩隧道支护中适应性的现场对比试验研究。选取大梁山隧道试验条件基本相同的隧道洞身段作为试验段，分别设置型钢钢架支护段与格栅钢架支护段各20 m，对施工过程中的围岩位移、初支钢架应力、围岩-初期支护接触压力进行对比分析，探讨型钢钢架和格栅钢架的适用条件，优化大梁山隧道的支护参数。 4、基于围岩-支护特征理论，在综合考虑喷射混凝土时间硬化规律基础上，分析了型钢钢架、格栅钢架及格栅+套拱的支护机理，探索高地应力软岩隧道工程中不同刚度支护的力学响应过程，绘制高地应力软岩隧道几种可能的围岩-支护特征曲线，为高地应力软岩隧道合理支护形式的确定提供理论依据。 |
| 作者： | 刘士海 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张德华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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