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原位扩建既有隧道竖井与主洞交叉段施工力学研究
| 论文题名： | 原位扩建既有隧道竖井与主洞交叉段施工力学研究 |
| 关键词： | 既有隧道;原位扩建;通风竖井;主洞结构;交叉段;施工力学 |
| 摘要： | 随着中国经济的快速增长，人们出行量和货物运输量急剧增加，为满足运输需求,国内外隧道原位扩建工程日益增多。隧道原位扩建施工时，需先拆除既有衬砌，再进行围岩开挖、施作衬砌等工序。原地层与既有衬砌之间通过协调变形已形成了相对稳定的平衡体系，隧道原位扩建将打破这种平衡，施工时面临较大的安全风险。论文以既有南岭隧道原位扩建工程为依托，采用现场监测与数值模拟相结合的方法对原位扩建既有隧道竖井与主洞交叉段施工过程中围岩应力的变化规律及施工力学特征进行了深入研究。 论文针对既有隧道不同的扩建型式、开挖方法、循环进尺进行了模拟分析。研究结果表明，单侧扩建属于非对称开挖，易导致围岩的应力释放不均形成偏压效应，采用单侧扩建引起的围岩应力较双侧扩建更大。采用全断面法引起的围岩变形较台阶法、短台阶法更小，依托工程建议采用双侧扩建并全断面法开挖。同时在施工条件允许下，应尽可能缩短开挖的循环进尺。 针对竖井与隧道交叉段的几何构造参数进行了模拟分析，得出竖井埋深、竖井与隧道的宽度比均与围岩稳定性呈负相关。通风竖井与隧道斜交相比正交而言，隧道原位扩建的稳定性更好。研究结果表明，在通风竖井具有大埋深，大断面的工况下，应对交叉地段一定范围内实施加强支护或局部补强措施。 基于Midas/GTS有限元软件模拟了南岭隧道原位扩建竖井与隧道交叉段的施工过程，在现场监测数据验证有限元模型计算参数准确性的前提下，得出原位扩建竖井与隧道交叉段对围岩位移场、应力场、开挖塑性区及初期支护应力的影响。通过现场监测原位扩建过程中围岩的应力变化值，分析了通风竖井与隧道交叉段围岩应力场的分布及其随掌子面推进的变化规律。研究结果表明，通风竖井影响了隧道的成拱效应，使隧道边墙至竖井底部产生贯通的塑性区。 |
| 作者： | 王鑫 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 赵文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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