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分岔隧道施工方法选择与掌子面空间效应研究
| 论文题名： | 分岔隧道施工方法选择与掌子面空间效应研究 |
| 关键词： | 分岔隧道;新奥法施工;开挖掌子面;围岩应力;位移分布;空间效应 |
| 摘要： | 分岔隧道是一种全新的隧道结构形式，其施工方法选择与围岩稳定性分析是近年来岩土工程领域研究的热点问题之一，分岔隧道的设计、施工理论尚处于经验累积阶段，缺乏系统的研究。实际施工中，如何根据对应的围岩条件选择合适的施工方法，在一定程度上直接影响到工程的建设工期和资金投入。与此同时，支护时机的选择对于采用新奥法理念施工的隧道来讲，无疑是至关重要的一环，选择合适的支护时机能最大限度的发挥围岩自承能力，提高结构的整体安全系数。针对以上问题，本文以正在施工的湖南永吉高速那丘分岔隧道为工程背景，在已有研究的基础上，采用数值分析方法对分岔隧道施工方法选择与掌子面空间效应这一课题进行了系统的研究。 (1)采用 FLAC3D软件模拟了分岔隧道的开挖和支护过程，重点研究了分岔隧道连拱段采用三导洞台阶预留核心土法施工时隧道围岩的应力、位移分布和变化情况，分析了隧道开挖过程中的关键施工工序。 (2)针对分岔隧道的复杂结构特点，考虑连拱段与小净距段分别采用不同的施工方法，提出了三种组合施工方案。采用数值模拟手段分析了三种组合施工方案的开挖全过程，分别从位移、应力、塑性区等角度详细对比了各个组合施工方案的优劣，得到了本工程基于以上指标的最佳施工方案。 (3)根据确定的最优施工方案，考虑隧道开挖掌子面对前后方岩体的约束效应，研究了隧道开挖过程中的掌子面空间效应问题，分别得出了连拱段和小净距段采用台阶法开挖时的最优台阶长度，并依据相应的规范，给出了台阶长度的合理范围。 (4)考虑左右洞交替同步施工时的相互影响，研究了左右洞掌子面不同距离下隧道的结构稳定性，确定了后行洞开挖掌子面位置对先行洞稳定性的影响范围，据此得到了左右洞同步开挖的合理步距。 本文所做研究，立足于学科前沿，采用先进的数值计算方法与分析手段，对分岔隧道施工过程中的力学行为及空间效应问题进行了研究，具有较高的工程应用价值，为系统开展分岔隧道的有关研究提供了一种有效的分析手段。 |
| 作者： | 刘家澍 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 凌同华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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