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大断面砂质黄土隧道管棚超前支护机理研究
| 论文题名： | 大断面砂质黄土隧道管棚超前支护机理研究 |
| 关键词： | 管棚超前支护;双参数模型;弹性地基梁;初参数解;隧道施工 |
| 摘要： | 由于黄土的特殊地质特性，在黄土隧道的施工中，需要采用合适的超前支护手段来限制地层位移、防止围岩坍塌、控制地表沉降和保证施工安全。管棚超前支护由于其支护距离长、施工快、安全、造价低等优点被广泛应用于隧道施工中。对管棚支护理论体系的进一步研究仍具有一定的实际意义。 本文以甘肃省兰州市盘岘山隧道为工程背景，以超前支护中的管棚为主要研究对象，进行了以下几点研究： （1）对几种常见的管棚超前支护力学模型理论及其优缺点进行了总结，着重指出了目前研究中常用的管棚Pasternak弹性地基梁模型（P-W模型）在特解上仍使用Winkler模型特解的缺陷，以及求解Pasternak模型特解的理由。 （2）使用初参数的方法，求得了Pasternak模型在集中力、集中力偶、均布荷载、三角形分布荷载、梯形荷载、集中力作用于无限长梁、初参数作用于半无限弹性地基梁等7种情况下的特解。 （3）基于求解出的新特解，建立了两种新的管棚Pasternak模型：P-P模型和P-Δ模型。补足了Pasternak模型的缺陷，并在模型上做出了新的探索。 （4）借助一种常用的旧模型（P-W模型）以及建立的两种新模型，对实际工程案例进行了计算，分析了计算结果，以及三种模型计算结果之间的差异，并针对大断面砂质黄土隧道，进行了施工参数和管棚设计参数的分析和优化。 （5）采用有限元软件对隧道进行了数值模拟计算，分析了管棚的承载特性与地层控制效果，同时发现隧道侧压力较大，需要增设锁脚锚管，以保证施工安全。 （6）新的P-P模型和P-Δ模型在计算结果的稳定性和准确性上要优于旧模型（P-W模型）。 本文的研究成果对于Pasternak弹性地基梁的研究和管棚支护的力学行为机理研究具有实际意义，为后续的管棚模型研究奠定了基础。 |
| 作者： | 余肖石 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 欧尔峰;张威 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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