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在建公路隧道单侧壁扩建施工技术优化研究
| 论文题名： | 在建公路隧道单侧壁扩建施工技术优化研究 |
| 关键词： | 公路隧道;交通工程;单侧壁扩建;数值模拟;施工工艺 |
| 摘要： | 在建隧道扩建往往存在高频短周期内多次施工扰动的特殊性问题，这将导致围岩在施工过程中产生复杂的应力叠加效应，从而更易出现围岩垮塌、支护结构失稳等问题，这无疑对施工过程中安全高效的扩建技术提出了更高要求。因此，本文依托贵州省江玉高速董家坪隧道工程开展在建隧道扩建技术优化研究，基于现场实测数据与数值仿真的对比验算，量化其理论研究中仍未明晰的在建隧道扩建过程中支护结构响应的差异性变化。通过数值模拟对在建隧道扩建方案开展优选分析；提出在建隧道取消临时支撑施作临界特征值，并进一步对临撑参数进行优化；针对不同复杂地质条件，探究单侧壁台阶法施工最优施作工艺参数，本文开展的主要工作及取得成果如下： （1）依据现场实测与解析分析，获取了依托工程董家坪隧道扩建前后的差异性状态数据。结合有限差分计算法，分析了在建隧道、运营隧道与新建隧道开挖扩建过程中围岩受荷特征异同点，并基于依托工程，量化了在建隧道围岩受荷的差异性。研究结果表明：单侧壁扩建形式下的拱顶沉降量是双侧壁扩建形式和周围扩建形式的1.22~1.27倍；不同开挖扩建状态对隧道稳定性扰动影响程度为：新建隧道＞在建隧道＞运营隧道。 （2）结合数值模拟方法，获得了依托隧道工程单侧扩建工艺下的围岩应力与初支结构受荷的特征。确定了隧道扩建不同临时支撑方式下的理论工效差异，并依据拱顶沉降评判指标，得到了在建隧道单侧扩建形式下临时支撑施作与否的临界条件，同时对临时支撑施作形式及参数选择方面提出了优化方案。研究结果表明：S-XVa支护等级与S-XVb支护等级下取消临时支撑塑性区体积增幅44%；在对围岩位移限制效果方面，双侧弧形支撑作用效果较竖向支撑提高13.2%。 （3）提出在建隧道复杂地质条件下单侧壁台阶法扩建施工工艺优选方案。通过借助施工工艺中的开挖间距、支护间距、台阶长度等开展多因素多尺度综合分析，总结提出浅埋偏压、节理发育、围岩过渡三种复杂地质条件下在建隧道单侧壁扩建最优施工工艺。研究结果表明：在建隧道单侧壁台阶法施工工艺对围岩稳定性扰动影响方面：拱架支护间距＞开挖循环间距＞台阶开挖长度。 |
| 作者： | 宋天昊 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 董辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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