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基于数值模拟方法的交叉-重叠隧道施工力学响应研究
| 论文题名： | 基于数值模拟方法的交叉-重叠隧道施工力学响应研究 |
| 关键词： | 交叠隧道;围岩应力;数值模拟;施工力学;隧道间距;隧道变形 |
| 摘要： | 随着城市化进程的不断推进，城市交通日益拥堵，因此城市地下空间的利用越来越受到关注。地下立体交通项目日渐增加，由于城市地下空间存在着地表建筑物多、地下既有建筑物、地表人员密集等问题。因此，相比单隧道项目，地下立体交通项目的施工难度更大，面临的问题更多。本文主要依托某规划中的新建隧道近距离正交下穿既有隧道工程，通过数值模拟的研究方法，探讨新建隧道下穿上部隧道施工对于上部隧道围岩位移场、应力场以及结构内力的影响规律，以及在不同隧道净距、支护结构参数、围岩级别以及开挖方法下的力学变化规律。本文主要研究成果与结论如下： （1）本文系统的统计了国内的交叉-重叠隧道案例，得到了各隧道案例的变形特点、施工方法以及隧道间距等信息，分析了国内不同地层条件下交叉-重叠隧道案例既有隧道变形及分布规律，以及隧道间距与隧道所处地层与施工工法的关系，总结交叉-重叠隧道变形的影响规律。 （2）详细阐述了当层法原理，根据当层法推导了上覆单层土与多层土下的当层土厚度转换公式，结合当层法与Sagaseta镜像法公式，分别建立上覆单层土与多层土时“下部隧道—上部隧道—上覆土层”相互作用的计算模型，将交叉-重叠隧道位移变形问题转换为均质土体变形问题，从而推导出既有隧道存在时，新建隧道土层位移计算公式。 （3）采用FLAC3D数值模拟软件，模拟了下部隧道近距离穿越上部隧道的施工过程。研究下部隧道施工时，上部隧道处位移及力学变化规律。探讨沿上部隧道纵向长度，上部隧道不同断面处位移、轴力与弯矩增量的变化规律。 （4）通过FLAC3D软件，建立了下穿隧道三维数值模型，对交叉-重叠隧道进行影响因素分析。从位移、结构内力以及围岩应力角度，研究不同影响因素下，下部隧道施工对于上部隧道的影响规律。得到了不同隧道间距、不同支护结构参数（初支弹性模量、初支厚度）、不同围岩级别以及不同开挖方法对于上部隧道施工力学特性的影响规律。并根据数值模拟结果，提出了根据隧道间距修正的判别表达式，为下穿隧道的施工与设计提供一定的帮助。 |
| 作者： | 张万里 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 徐林生 |
| 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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