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隧道开挖方法与其压力拱高度研究
| 论文题名： | 隧道开挖方法与其压力拱高度研究 |
| 关键词： | 隧道开挖;支护结构;隧道围岩;力学性能;压力拱高度 |
| 摘要： | 根据现有的规范，对于深埋隧道而言，支护结构所承受压力主要为压力拱拱体内土体的自重，因而压力拱高度是确定深埋隧道荷载的主要依据。但现有的规范中给定的压力拱高度的计算表达式是基于钻爆法的基础上，以工程类比为主要方法，统计分析了数百座隧道塌方的调查资料而拟定的。从该公式来看，隧道围岩压力拱高度只考虑了隧道跨度及围岩等级的影响，但根据已有的研究资料表明，隧道的开挖方法、岩体分层界面、围岩物理力学性能等对其也有较大的影响。 从已有的公式来看，压力拱高度主要受围岩等级和隧道跨度的影响，要研究隧道不同开挖方法下压力拱的高度，就不能撇开二者而单独研究。因而本文拟定在四种围岩等级、四种隧道跨度下，对采用四种不同开挖方法下的压力拱高度进行研究，因此一共有64种工况，采用有限元软件Midas/GTS对其进行数值模拟。 本文主要的研究内容和结论如下: ①总结了压力拱研究现状、结论及主要计算理论，分析了隧道开挖引起的应力场变化; ②介绍了有限元法、隧道施工方法及有限元模拟过程，利用有限元软件对隧道在不同工况下进行建模、计算; ③在有限元模拟分析中，确定了采用隧道开挖引起的应力路径及应力曲线来并判定不同开挖方法下的压力拱高度; ④分析了不同开挖方法下隧道的压力拱高度，对比计算结果得出了以下结论: a)各施工方法下，压力拱的计算高度值均小于规范给定值，表明规范值是偏于安全的，可以进行进一步的优化; b)不同施工方法下，压力拱的高度不同，全断面法开挖时的压力拱高度小于CD法; c)隧道围岩等级越差、隧道跨度越大对不同开挖方法下的压力拱高度差值影响越大。 d)施工方法对压力拱高度有影响，因此在计算深埋隧道围岩压力时应考虑开挖方法的影响。 ⑤本文的计算结果可以为修正规范中所给定的深埋隧道围岩压力计算公式提供参考。 |
| 作者： | 罗伟 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 高峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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