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隧道仰拱隆起变形力学机理分析及工程对策研究
| 论文题名： | 隧道仰拱隆起变形力学机理分析及工程对策研究 |
| 关键词： | 隧道仰拱;隆起变形;力学机理;变形控制 |
| 摘要： | 仰拱作为隧道底部结构的重要组成部分，直接影响到隧道结构的整体稳定。部分新建隧道和运营隧道中底部结构存在开裂、破损甚至沉陷错台等现象，危及行车安全。 针对隧道仰拱隆起变形现象，本文通过调查国内外文献分析了隧道仰拱隆起变形的主要影响因素及其变形机理。基于强度劣化理论，利用FLAC3D建立数值模型，模拟隧道仰拱隆起变形现象，讨论了锚杆抑制仰拱隆起的作用，提出了一种新型仰拱结构形式，通过分析比较，讨论了它的合理性。主要研究结果如下: (1)通过文献调查得到引起隧道仰拱隆起变形的主要因素为高地应力、膨胀性围岩和地下水;隧道仰拱隆起变形区段地质多为沉积岩，主要岩石为泥岩、砂岩和凝灰岩等;岩石单轴抗压强度和黏聚力随含水率的增加而逐渐减小。 (2)基于强度劣化理论，利用FLAC3D建立福川隧道数值模型，比较现场监测和数值模拟结果，两者较为一致。通过数值模拟得到，随着隧道底部围岩黏聚力的降低，仰拱隆起变形逐渐增大且隆起速率加快，变形值由仰拱中心向两端逐渐减小;仰拱背后作用力逐渐增大，仰拱中心点处受力由受压逐渐转变为受拉状态;塑性区最先出现在填充层顶部，由上向下逐渐扩展。 (3)讨论仰拱底部布设锚杆对仰拱隆起变形的抑制作用，得到随着锚杆长度的增大、间距的减小，底部结构隆起变形、塑性区及仰拱背后作用力逐渐减小;考虑工程实际，选定锚杆合理参数为长度8.0m，间距1.5m。 (4)通过分析比较，讨论了新型仰拱结构的合理性。得到新型仰拱结构对仰拱隆起变形和底部结构塑性区的发展均有较好的抑制作用;将新型仰拱结构与锚杆联合使用，对减小仰拱隆起变形效果更加显著。 |
| 作者： | 王素康 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吴旭 |
| 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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