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Ⅳ级围岩铁路隧道超挖对围岩及支护结构受力影响分析
| 论文题名： | Ⅳ级围岩铁路隧道超挖对围岩及支护结构受力影响分析 |
| 关键词： | 铁路隧道;超挖现象;围岩变形;围岩应力;支护结构 |
| 摘要： | 在既有和在建的隧道中，由于工程地质条件的复杂性和施工技术等原因，超欠挖现象较为普遍，在施工过程中由于超挖造成的衬砌质量缺陷，势必对围岩稳定性及支护结构的受力产生影响，其影响程度有必要进行深入研究。针对上述问题，本文采用文献调研、工程实测数据分析以及数值模拟相结合的方法，重点研究了超挖对围岩及支护结构的影响。以铁路客运专线隧道为工程背景，对比分析了在不同埋深、不同超挖部位和不同超挖量情况下，围岩变形、围岩应力及支护结构受力的变化规律，为今后类似工程的建设提供参考。主要研究内容如下: (1)超挖现象在各级围岩中都比较普遍，且相当一部分已超过了规范中的规定值，拱顶和拱肩是比较容易出现超挖的位置。 (2)采用有限元方法，分别研究了拱顶、拱肩部位超挖对围岩变形和围岩应力的影响。总结了在不同埋深、不同超挖高度和超挖角度的情况下，围岩的拱顶沉降、水平收敛、掌子面挤出位移、围岩应力分布、受拉破坏区以及塑性区的变化规律。结果表明，拱顶超挖对拱顶沉降和掌子面挤出位移的影响较大，拱肩超挖对边墙水平位移也有一定影响。拱顶超挖对围岩第一应力的影响范围主要集中在上导拱顶和拱肩部位，拱肩超挖对围岩第一主应力的影响范围主要集中在上导拱肩和拱腰。另外，超挖对围岩破坏区域的影响较为复杂，存在应力集中问题，使围岩受拉破坏区和塑性区深度有所增加，受力状态更为不利。埋深增大时，超挖对围岩及支护结构的影响程度更大。 (3)通过分析拱顶、拱肩部位超挖对支护结构受力的影响，得到了在不同超挖高度和超挖角度的情况下钢拱架的受力变化规律。结果表明，超挖改变了钢拱架的受力情况，导致超挖区压应力减小，超挖区两侧部位压应力增大。随着超挖高度的增加，超挖区两侧的压应力值会随之增大。随着超挖角度的增加，最大压应力值先增大后减小。未超挖时，拱架受力情况整体处于安全状态，出现超挖时，部分工况的拱架最大应力会超过许用应力值，导致拱架处于危险状态，超挖高度和角度不同时，钢拱架发生破坏的位置也有所不同。 |
| 作者： | 靳天成 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 何平;颜杜民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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