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原文传递隧道开挖空间效应的数值模拟

论文题名：	隧道开挖空间效应的数值模拟
关键词：	隧道开挖;收敛-约束法;纵剖面变形曲线;空间效应;数值模拟;新奥法
摘要：	新奥法隧道施工中,为确定合理的支护时机,设计人员需要知道随开挖面推进时,围岩变形的发展规律。由于空间效应的作用,围岩位移将是一个逐渐收敛的过程,对空间效应的研究有助于设计人员对围岩变形更好的预测,为工程设计提供参考。　　本文借助有限元分析软件ADINA建立数值分析模型,以纵剖面变形曲线来反映隧道开挖中的空间效应。通过计算分析了不同开挖工法和开挖条件对隧道纵剖面变形曲线的影响规律,开挖工法方面包括不同开挖方式、不同台阶长度、不同开挖进尺、不同支护条件及锚杆作用;开挖条件方面,考虑了不同隧道埋深、不同隧道半径、不同断面形状、不同弹性模量、不同泊松比以及软弱破碎层的影响,最后依托于两河口隧道工程,对工程中的空间效应进行了分析,本文主要取得的主要成果如下: 　　(1)在开挖面推进到观测断面以前,围岩已经产生了前期位移量,围岩主要的变形量发生在监测断面被开挖后的一定距离内,超过该距离后,隧道变形逐渐稳定;隧道变形稳定距离受隧道半径R的影响最大,变形稳定距离的长度约为4R。　　(2)开挖对围岩扰动的次数越多,围岩所需稳定距离越大,支护施作时机越晚,对位移的约束作用越小,在没有施作支护的条件下,围岩完全依靠自身的承载能力来承受隧道的变形,此时隧道径向位移最大。　　(3)半径增大引起的隧道位移量的增加主要发生在该断面开挖过后,侧压力系数增大时,围岩受开挖变形的影响会有减小;Y.L.Lee公式能较好描述开挖以前的隧道纵剖面变形曲线,Panet公式能更好地描述监测面被开挖过后的纵剖面变形曲线。　　(4)两河口隧道数值计算沉降结果总体上符合实测数据,隧道拱脚、底拱处分别受压、拉力过大,应当采用适当防护措施;隧道开挖中前期位移量占最终位移量的比重为0.25~0.4之间;在软弱围岩段进行施工时,更应该注意前期位移量的影响,防止开挖面前方发生坍塌。
作者：	汪彪
专业：	水工结构工程
导师：	柴军瑞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文