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破碎片麻岩三车道公路隧道施工方法研究
| 论文题名： | 破碎片麻岩三车道公路隧道施工方法研究 |
| 关键词： | 破碎片麻岩;公路隧道;数值模拟;成本分析;监控量测;施工方法 |
| 摘要： | 近年来我国交通事业迅猛发展,大断面隧道如雨后春笋般迅速增长,相对应的施工问题也越来越多,如何选择最优的施工方法是我们当前面临的首要问题,技术的进步是保证施工安全、优化设计、降低工程成本的关键因素。 兰州市九州隧道是处于片麻岩地段的三车道公路隧道,最大开挖跨度15.83m,最大开挖高度10.57m。本文结合九州隧道工程,对大断面公路隧道的施工方法做进一步的研究。 研究内容与方法: (1)以隧道围岩变形及支护结构力学监测为基础,采用非线性拟合方法分析九州隧道工程变化规律,并通过绘制应力及位移时程曲线,得出隧道支护结构受力的变化规律。 (2)以甘肃省兰州市九州隧道为背景,建立力学计算模型,采用midas GTS进行数值模拟,将计算结果(拱顶的沉降、净空水平位移、围岩与衬砌的受力及围岩与衬砌的内力和变形)与施工过程的实际监测数据进行分析对比,验证数值模拟的科学性,为隧道施工时的安全提供重要的技术支撑和理论保障,并为隧道设计阶段参数的优化提供了可靠的技术支撑。 (3)模拟不同的开挖方法:两台阶五步开挖、三台阶七步开挖、上台阶CD法,分析各开挖方法围岩及支护结构的变形与应力,结合各不同开挖方法的实际成本进行对比分析,利用价值工程原理优选开挖方法。 研究成果: (1)实测分析得到采用三台阶七步开挖破碎片麻岩隧道随时间变化规律:观测断面周边关键点位置的位移、围岩的压力、钢拱架的应力、锚杆轴力以及衬砌应力等均出现了严重的不对称现场,主要是由于该断面埋深较浅,受到左线刷坡施工的影响较大。 (2)通过三维模拟对比分析,对于破碎片麻岩隧道,采用上台阶 CD法可以减小围岩及支护结构的变形及受力,最大沉降发生在拱顶处,为1.02cm,钢拱架的最大应力发生在右拱肩处,为-72.6MPa;喷混凝土的最大压应力发生在左拱腰处,为-12.0 MPa;右最大跨部位出现围岩压力最大值,其值为319.6KPa。 (3)两台阶五步开挖的成本为6407.7元/米、三台阶七步开挖的成本为7821.7元/米、上台阶CD法的成本为9012元/米;两台阶要比三台阶节省1414元/米,比上台阶CD法节省2604.3元/米,九州隧道右线全长2768,两台阶比三台阶节省391万,比CD节省721万 (4)通过分析比选,采用上台阶CD法可以有效控制围岩及支护结构的受力和变形;采用两台阶五步开挖,可以节约资金,降低工程成本。 |
| 作者： | 刘志红 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李德武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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