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超小净距隧道原位扩建围岩变形与地表沉降预测方法研究
| 论文题名： | 超小净距隧道原位扩建围岩变形与地表沉降预测方法研究 |
| 关键词： | 隧道原位扩建;复变函数;卸荷效应;围岩变形;地表沉降;预测方法 |
| 摘要： | 近年来,国内外隧道原位扩建工程日益增多。隧道原位扩建工程大多呈现出断面特大、净距超小、扁平率极低等特点,且往往须先拆除既有衬砌,再进行围岩开挖、衬砌施作等工序,易导致结构承载力降低,围岩变形过大,诱发塌方事故。较之于新建隧道,隧道原位扩建开挖导致的围岩变形及地表沉降更为复杂,如何对其进行合理预测仍是一个十分突出且尚未解决的问题。 本文以国内外罕见的大帽山隧道原位2扩4工程为研究背景,通过解析求解、数值模拟、经验公式等3种方法提出隧道原位扩建围岩变形与地表沉降预测方法,对隧道原位扩建工程围岩变形及地表沉降变形规律、卸荷效应下围岩变形及力学特性、围岩力学参数对地表沉降的敏感性进行了系统的研究,对保证类似工程围岩稳定性具有重要的参考价值。主要工作及成果如下: 1、采用等代圆、复变函数理论及Schwarz交替法获得非圆隧道单侧扩建形式下的围岩应力及位移的理论解。据此以大帽山隧道原位2扩4工程为例探讨隧道最优扩挖宽度。 2、基于卸荷理论提出并建立隧道围岩扰动分区(强卸荷扰动区、弱卸荷扰动区及未扰动区)开挖卸荷的计算方法。 3、采用APDL语言编程,将卸荷计算各步骤嵌入ANSYS通用有限元软件,实现卸荷效应下的隧道原位扩建三维数值模拟。 4、以实测数据为据,分析卸荷效应下大帽山隧道原位2扩4工程CD工法下围岩力学及变形特性,围岩强卸荷扰动区、弱卸荷扰动区的分布规律。 5、2扩4隧道对已建4车道隧道结构变形影响为:4车道隧道左侧围岩处于卸荷扰动区范围内,左侧变形较右侧大,隧道断面呈现明显的偏压。 6、围岩力学参数对隧道原位扩建地表沉降的敏感程度为:?E???c?。 7、采用Peck公式、叠加原理提出扩建隧道地表沉降的简便预测公式,并验证函数关系式的适用性。 |
| 作者： | 张在晨 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 林从谋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华侨大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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