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含水率对大跨砾石土隧道围岩稳定性的影响研究
| 论文题名： | 含水率对大跨砾石土隧道围岩稳定性的影响研究 |
| 关键词： | 砾石土材料;含水率;隧道围岩稳定性;数值模拟;支护时机 |
| 摘要： | 随着我国交通事业的快速发展,高速公路隧道建设步入了一个新的发展时期。山岭隧道的修建越来越多。集呼高速公路段金盆湾大跨越岭隧道,在复杂环境和地质条件的作用下,该地区围岩主要以砾石土为主。砾石土材料松散,强度低,遇水易软化,给隧道施工带来了极大的危害。因此,分析不同含水率下围岩的稳定性和二衬支护时机的合理选取很有必要。本文分别从现场量测、实验研究和数值模拟做了以下五个方面研究。 (1)通过对拱顶沉降、围岩压力和初期支护钢拱架应力现场量测结果对比分析,初步得出水对隧道围岩稳定性影响很大。 (2)砾石土的含水率和粗料含量变化时,其力学性能存在较大差异。选取金盆湾隧道浅埋段代表性砾石土样本,进行室内大型直剪试验,研究砾石土力学性能随含水率和粗料含量的变化规律。 (3)运用ANSYS有限元软件数值模拟不同含水率下隧道的开挖与支护。通过对比各含水率下隧道周边开挖位移、围岩压力和初期支护应力,综合分析含水率对大跨砾石土隧道围岩稳定性的影响。 (4)借助ANSYS有限元软件,在不同含水率下,根据隧洞开挖卸荷效应求得开挖荷载的等效节点力。通过控制开挖荷载等效节点力比例,来模拟不同隧洞支护时机。对不同含水率下隧道围岩受力状态、围岩变形、初期支护结构力学性能进行分析,初步确定较理想的二衬最佳支护时机。 (5)根据实际围岩含水率,结合 ANSYS三维模型计算结果对二衬支护时机的选取进行优化,将模拟结果与现场监测数据对比分析,验证了模型合理性。为今后大跨砾石土隧道施工提供了一定的借鉴意义。 |
| 作者： | 张艳玲 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 邵珠山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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