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桐梓隧道煤系地层段施工力学特性研究
| 论文题名： | 桐梓隧道煤系地层段施工力学特性研究 |
| 关键词： | 隧道施工;煤系地层段;力学特性;安全系数 |
| 摘要： | 隧道施工受地质因素影响大，特别是煤系地层易对隧道施工造成不利影响。研究煤系地层隧道施工力学特性，合理选用施工方法，对防止隧道施工造成不利具有重要意义。 论文依托桐梓隧道煤系地层段，先进行理论分析，再采用物理实验、数值模拟等方法，并运用BIM技术，研究了煤系地层隧道施工受力特性并优化了施工方案。论文主要研究工作如下： （1）在煤系地层进行现场取样，并进行室内实验，再与基础资料对比分析，得到煤系地层物理力学参数。 （2）利用BIM技术建立煤系地层BIM地质模型和BIM隧道施工模型。基于地质模型，分析研究煤系地层倾向、倾角、煤层分布、断层等地质情况；基于施工模型，分析隧道法施工特点，并运用BIM技术，在工程量、成本、施工模拟及可视化等方面进行研究。 （3）建立三维仿真模型，研究隧道施工穿过不同倾角地层交界处时，隧道周边位移变化规律。隧道围岩情况较好的地层拱顶和拱底位移均比围岩情况较差的地层小，位移在地层交界处一定范围内渐变，随倾角增大渐变长度减小，渐变范围为10m~20m。地层交界倾角越小，位移越大，位移变化越均匀，但渐变范围越大，影响范围越大；地层交界倾角越大，达到垂直时，位移及影响范围越小，但位移存在突变。 （4）采用数值模拟方法，研究双侧壁导坑法施工不同台阶步距下隧道力学特性及位移特征。开挖台阶步距分别为3米、4米、5米、6米时，隧道轴力及弯矩随着隧道开挖逐渐增大，初支封闭成环后趋于稳定；隧道位移值随着开挖台阶步距的加大而变大，但最大位移满足施工要求；四个工况安全系数均满足施工要求。 （5）对施工方案进行优化分析。结合实际情况变更施工方法为单侧壁导坑法和三台阶法，通过数值分析表明变更施工方案可行。施工方案可缩短工期，节约临时支护费用。 （6）对煤系地层段施工方法进一步优化和现场监测。经现场监控量测数据与数值模拟数据对比分析表明：两者数据变化趋势接近，差距较小，最大差值为27.1mm；优化后的三台阶法、单侧壁导坑法施工效果好。 |
| 作者： | 龙运泉 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘远明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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