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岩土体开挖卸荷对隧道及周边结构安全性影响的研究
| 论文题名： | 岩土体开挖卸荷对隧道及周边结构安全性影响的研究 |
| 关键词： | 城市隧道;岩土体开挖卸荷;应力分布;位移响应 |
| 摘要： | 随着我国城市建设的迅速发展，许多既有交通线路无法满足城市人口急剧膨胀所带来的交通量需求，阻碍了城市化建设与经济发展。为解决这一问题，针对线路进行道路改造是在多个城市中广泛运用的处理方案。城市隧道作为线路的重要节点，为满足交通量通行需求，其改造施工方案往往不具备全封闭施工的条件，需在分担一定交通量的前提下，实施阶段性交通转换，完成工程改造目标。在这一过程中，岩土体开挖卸荷对隧道及其周边结构所带来的影响是工程设计的重要依据。 本文依托重庆市李家花园隧道段改造工程，通过有限元软件模拟施工改造过程中，隧道周边岩土体的开挖过程，计算周边结构的应力分布及位移响应；采用传统两阶段分析法计算得到隧道附加应力及位移的解析解，通过与工程实测值及有限元模拟值的比对，对传统经验系数及计算模型进行修正优化；根据有限元模拟结果，对原施工设计方案进行评价优化。本文的主要结论如下： （1）利用ANSYS Mechanical有限元计算软件对隧道周围岩土体开挖过程进行模拟，研究施工过程中各结构应力分布及位移响应的变化规律。结果表明：原施工设计方案中，李家花园隧道及下卧地铁6号线盾构隧道的结构回弹位移均在控制范围内，体系整体安全可靠。 （2）基于Mindlin应力解计算岩土体开挖卸荷下结构的附加应力，通过结果比对，对岩土体的初始残余应力系数α0的取值进行了修正。 （3）引入荷载-结构模型代替传统弹性地基梁模型计算岩土体开挖卸荷下结构的附加位移，结果显示，在岩性地质条件下，荷载-结构模型的计算结果有更好的准确性。 （4）基于数值模拟结果，对原施工方案进行了优化。结果显示：围岩预注浆加固对隧道拱顶回弹位移的控制效果不明显；加大土方开挖台阶高度并减少重力式挡墙厚度可在确保工程安全的前提下节省材料成本，提高施工效率。 本文的研究成果可为类似工程的施工设计提供参考依据。 |
| 作者： | 徐楚昊 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 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： | 2023 |
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