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软弱围岩隧道车行横洞开挖效应研究
| 论文题名： | 软弱围岩隧道车行横洞开挖效应研究 |
| 关键词： | 软弱围岩隧道;公路隧道;车行横洞;应力集中;数值模拟;支护结构;力学效应 |
| 摘要： | 近年来，我国公路隧道建设取得了巨大发展，大量长隧道和特长隧道不断的涌现。在这些隧道中间一定长度往往会设置车行横洞，以备在发生交通事故或者火灾时，可以将车辆和受困人员从主隧道中迅速疏散，避免和减少因此带来的损失。由于车行横洞与主洞交叉处受力状态非常复杂，因此，对车行横洞施工过程中主洞与车行横洞组成的空间交叉结构进行力学效应研究是十分有意义的，也是非常必要的。 本文以内蒙古白永高速隆胜隧道软弱围岩段车行横洞为研究对象，采用有限元分析软件 MIDAS/GTS对三种施工工况下主洞和车行横洞施工全过程进行了数值模拟分析，并结合现场监控量测数据，对车行横洞开挖过程中空间交叉段围岩及支护结构的力学效应进行了研究，主要研究工作和结论如下： （1）运用有限元软件建立了隆胜隧道软弱围岩段主洞与车行横洞施工全过程的数值分析模型，研究了主洞施作二次衬砌前车行横洞全断面法开挖对主洞与横洞交叉段围岩变形、塑性区分布、初期支护应力的影响特征及变化规律。 （2）建立了主洞施作二次衬砌后车行横洞采用全断面法和台阶法开挖的三维数值模型，深入研究了车行横洞两种不同开挖方法下主洞二次衬砌位移场和应力场的变化规律，并对横洞采用两种开挖方法产生的力学效应进行了比较分析。 （3）对隆胜隧道监控量测数据进行了分析处理，研究了主洞交叉口段拱顶沉降、水平收敛以及二次衬砌应力随主洞与车行横洞开挖的变化特征，同时与有限元模拟结果进行了对比分析，深入探讨了车行横洞开挖对主洞产生的力学效应，同时对软弱围岩隧道车行横洞的设计与施工提出了一些合理的建议。 研究结论表明：三种施工工况下车行横洞开挖均会引起主洞交叉段围岩和衬砌产生不对称变形和应力集中现象。从隧道施工效率以及安全性角度进行考虑，认为隆胜隧道软弱围岩段车行横洞在主洞二次衬砌施作后采用全断面法进行开挖最为合理。同时，研究结论对类似工程的设计与施工具有借鉴作用。 |
| 作者： | 李增科 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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