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大断面富水泥岩隧道受力特性及仰拱底鼓机理研究
| 论文题名： | 大断面富水泥岩隧道受力特性及仰拱底鼓机理研究 |
| 关键词： | 富水泥岩隧道;受力特性;数值模拟;仰拱底鼓机理 |
| 摘要： | 改革开放以来全国的经济发展迅速，同时全国的交通建设也发展非常迅速，而西北黄土地区的交通建设与黄土隧道的建设是息息相关的，而富水泥岩开挖后软化很快，产生的问题较多，与其他类型的隧道相比，富水泥岩隧道受到的松散土压力普遍较大，尤其是大断面富水泥岩隧道，这种松散土压力就更大，因此，大断面富水泥岩隧道更容易出现隧道病害，而最常见的隧道病害则是隧道仰拱底鼓，因此，对大断面富水泥岩隧道受力特性及仰拱底鼓机理研究是非常有必要的。得出的主要研究成果如下: (1)研究国内外关于泥岩隧道的底鼓类型、底鼓机理与底鼓控制措施的研究现状，分析泥岩隧道的受力特点，总结泥岩隧道仰拱底鼓发生机理，基于实际工程特点，针对目前存在的问题，提出本文的研究思路及内容。 (2)通过对隧道取回的泥岩试样的地球成分、化学成分以及微观结构的试验数据分析研究，并对隧道泥岩的膨胀性进行判别，从而得出隧道泥岩几乎没有膨胀性，但具有崩解性。 (3)通过对隧道现场监测数据的分析，可以得出该隧道受到较大的松散压力，而且该隧道的拱腰与仰拱拱脚处受力最大，是较为危险的部位，该隧道仰拱底鼓原因很可能是两仰拱拱脚受到较大的松散挤压力以及地下水的水理作用共同作用的结果。 (4)由模型试验可知，大断面泥岩隧道在施工时，拱腰、拱脚与拱底是最为容易破坏的部位，这与实测结果相似，而且地基承载力不足，隧道会出现整体下沉，通过该模型试验也验证了较大松散围岩压力是导致仰拱底鼓的主要原因之一。 (5)基于Midas/GTS三维有限元数值模型和结构力学法，来进一步分析泥岩隧道受到较大的压力荷载时，隧道衬砌的受力特征及变形规律，通过与室内模型试验结果进行对比，进一步验证了较大松散围岩压力可以引起隧道仰拱底鼓开裂。 (6)基于全文分析，总结出了该隧道仰拱底鼓开裂的机理主要是围岩岩体性质较差，使得隧道受到较大松散压力，加之地下水的水理作用，又由于一些工程因素的作用，加剧了仰拱底鼓，最终导致了仰拱开裂，同时针对该隧道的特定条件，提出了较为合理的控制措施。为实际工程应用提供参考意见。 |
| 作者： | 樊纯坛 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 梁庆国;靳宝成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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