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开挖方式对小净距黄土隧道围岩变形影响研究
| 论文题名： | 开挖方式对小净距黄土隧道围岩变形影响研究 |
| 关键词： | 小净距隧道;黄土地质;隧道结构;围岩变形 |
| 摘要： | 随着我国基础建设的蓬勃发展,穿越黄土的高等级公路、铁路隧道越来越多。小净距黄土隧道这种介于普通分离式隧道和连拱隧道之间的特殊的隧道结构型式便应运而生。它充分利用隧道的自承、自稳能力,并因净距较小、线形布置灵活被广泛应用,不仅可以替代连拱隧道,而且在选线、土地征用、环境保护等多方面具有很高的经济和工程价值。但是由于黄土地区特殊的工程地质情况,黄土隧道事故时有发生,而目前黄土隧道的研究整体落后于石质隧道,尤其小净距黄土隧道的研究更是相对匮乏,其围岩变形机理尚不清楚,施工方法也尚待改进。 本文针对小净距黄土隧道不同开挖方式对围岩变形的不同影响,利用有限单元法对小净距黄土隧道先行洞超前开挖距离分别为1.5B、2B、2.5B、3B(B为开挖跨度)时的隧道开挖过程进行数值模拟。在保证隧道结构稳定的基础上,结合具体工程的监控量测,对小净距黄土隧道先行洞合理的超前开挖距离进行分析,为小净距黄土隧道先、后行洞的施工提供建议。同时还比对了环形开挖留核心土法开挖与单侧壁导坑法开挖在小净距黄土隧道施工中的优劣,为小净距黄土隧道开挖方式的选取提供参考。另外,本文还通过数值模拟对比了黄土隧道仰拱采取不同施作距离对隧道变形产生的不同影响,结合具体工程的监控量测,分析了隧道仰拱施作的合理距离范围,为隧道仰拱的施工提供建议,以保证隧道开挖过程中结构的稳定。 本研究主要内容和结论包括：⑴两洞间距为1/3 B、2/3B、B采用环形开挖留核心土法开挖以及两洞间距为2/3B采用单侧壁导坑法开挖时,小净距黄土隧道先行洞超前开挖2.5B时围岩的变形和受力状态明显优于1.5B和2B,与3B基本相当,为保证小净距黄土隧道开挖的安全进行,建议隧道先行洞超前开挖距离宜控制在2.5倍开挖跨度以上；⑵采用环形开挖留核心土法开挖时,小净距黄土隧道两洞间距为1/3B、2/3B、B三种工况时围岩的变形和受力状态没有明显的优劣之分；⑶两洞间距为2/3B时,小净距黄土隧道采用环形开挖留核心土法开挖优于采用单侧壁导坑法开挖；⑷仰拱距离掌子面3.75B时围岩变形显著；⑸仰拱距离掌子面2B时的围岩变形与2.5B时接近,均较明显,仰拱距离掌子面2B时的围岩变形要优于2.5B时；⑹为保证安全施工,应该缩小仰拱与掌子面之间的距离,条件允许时两者距离宜控制在2B以内。本文利用有限单元法数值模拟,结合实际工程的监控量测,对小净距黄土隧道先行洞的超前开挖距离和小净距黄土隧道仰拱的施作距离进行了探索研究,分析了隧道围岩在相应开挖过程中的变形特点,初步提出了两者各自合理的距离范围,为小净距黄土隧道开挖方式的选择和改进提供了参考,对小净距黄土隧道的施工安全具有意义。 |
| 作者： | 任明明 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张蓓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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