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大断面铁路隧道洞门结构土压力的计算分析及研究
| 论文题名： | 大断面铁路隧道洞门结构土压力的计算分析及研究 |
| 关键词： | 大断面隧道洞门;结构土压力;有限元模型 |
| 摘要： | 隧道洞门是隧道的组成部分，隧道洞门的结构土压力是决定隧道洞门设计的主要因素之一。以库伦土压力理论和郎肯土压力理论为土压力计算方法的起源，发展至今，土压力的计算方法丰富多彩。然而，这些土压力的计算方法无论是有限挡土墙的计算理论还是无限挡土墙的计算理论，如若用于计算隧道的洞门土压力，均会有较大的误差。现行铁路隧道规范中采用的乌氏土压力计算方法所计算得出的结论会比实际的洞门土压力大，因此，以此为设计依据会使得洞门的设计偏于保守。为得到更为符合实际土压力情况的土压力计算公式，本文采用有限元分析的方法对大断面的铁路隧道洞门结构土压力进行研究。主要研究工作如下: 首先，采用有限元软件ABAQUS建立了三维大断面隧道及其洞门的有限元模型，考虑了隧道洞门—隧道衬砌—墙后土体三者之间的相互影响，得出了在各级围岩下大断面隧道洞门土压力的大小及分布形式，并总结出了大断面隧道洞门土压力分布的特点。 其次，对洞门土压力的影响因素中，分别对土的弹性模量E及土的泊松比v进行了分析，并得出两者分别对洞门墙后土压力大小及分布形式的影响及土压力大小及分布随两者的变化趋势。 再次，建立小断面隧道及其洞门的三维有限元模型，考虑了隧道洞门—隧道衬砌—墙后土体三者之间的相互影响，得到小断面隧道洞门土压力的大小及分布形式。将大、小断面隧道洞门土压力的大小及分布形式进行比较，得出两者之间的异同点，并证实隧道洞门土压力的大小及分布形式与隧道洞门的断面尺寸以及隧道洞门墙的宽度均有关系。 最后，经过以上对大断面隧道洞门土压力的研究，对现行铁路隧道规范中洞门土压力的计算公式（即乌氏土压力理论计算公式）进行修正，提出修正系数表达式，以得到更符合实际的隧道洞门土压力计算结果。 |
| 作者： | 李琦 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 富海鹰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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