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隧道初期支护与二次衬砌荷载比分析
| 论文题名： | 隧道初期支护与二次衬砌荷载比分析 |
| 关键词： | 公路隧道;初期支护;二次衬砌荷载比;形变压力;围岩压力;松动压力 |
| 摘要： | 随着我国经济的飞速发展，公路、铁路的建设取得了高速发展。在这一过程中，隧道建设迅速兴起。大规模的隧道修建工程的展开，隧道工程设计与施工中存在的各类问题日益暴露，初期支护与二次衬砌作为隧道支护结构的关键组成部分，合理的初期支护与二次衬砌荷载比是安全、正常发挥作用的重要保障。达不到承载力，则会产生工程事故;过于保守，则会造成极大的浪费。所以确定初期支护与二次衬砌荷载比是隧道支护结构设计的关键问题。由此本文对支护结构的荷载比例进行分析研究，得到的主要研究内容如下: (1)采用三维有限元方法模拟了隧道开挖施作的全过程，通过考虑72种工况，建立72个三维模型，分析围岩级别、跨径、埋深、二次衬砌施作时机、开挖方法对初期支护与二次衬砌荷载比的影响; (2)通过计算爆破围岩松动圈作用于二次衬砌上的松动压力，叠加二次衬砌形变压力，即为二次衬砌总荷载，进而得到了公路隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩不同情况下的二次衬砌荷载大小及占比围岩压力的大小。 主要研究结论如下: (1)公路隧道Ⅳ级围岩，二次衬砌承担的总荷载为26.00％～68.00％的围岩压力;Ⅳ级围岩初期支护与二次衬砌荷载比为1/2～14/5; (2)公路隧道Ⅴ级围岩，二次衬砌承担的总荷载为18.23％～58.44％的围岩压力;Ⅴ级围岩初期支护与二次衬砌荷载比为6/8～9/2; (3)公路隧道Ⅳ级围岩，二次衬砌承担形变压力为8.00％～18.00％的围岩压力;公路隧道Ⅴ级围岩，二次衬砌承担形变压力为5.97％～10.95％的围岩压力;二次衬砌承担的形变压力很小，围岩的形变压力主要由初期支护承担; (4)公路隧道Ⅳ级围岩距掌子面70m施作二次衬砌为最佳施作时机;公路隧道Ⅴ级围岩下距掌子面50m施作二次衬砌为最佳施作时机; (5)公路隧道Ⅳ级围岩单侧壁导坑法比短台阶法二次衬砌承担围岩形变压力占比小1.7076％～4.1359％;公路隧道Ⅴ级围岩相同工况下，距掌子面50m后施作二次衬砌，单侧壁导坑法与短台阶法开挖对二次衬砌承担形变压力影响较小。 研究隧道初期支护与二次衬砌的荷载比，有助于完善统一支护体系，为实际工程设计中支护参数选取提供更合理的参考，因此对初期支护与二次衬砌荷载比分析研究具有重要的理论意义和现实意义。 |
| 作者： | 彭孟竹 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 高峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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