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原文传递软岩隧道支护参数优化研究

论文题名：	软岩隧道支护参数优化研究
关键词：	软岩隧道;支护参数;优化设计;有限元分析;施工管理
摘要：	软岩大变形影响因素多，软岩隧道在支护参数方面不存在统一的、合理的设计经验可供直接借鉴。本文以牡绥线双丰隧道工程为研究对象，根据双丰隧道DK466+565里程段具体的软岩变形及支护结构特性，结合现场的监控量测试验，应用MIDAS及ANSYS有限元分析软件对该隧道支护参数进行优化研究，主要研究内容如下：　　（1）隧道施工过程中的监控量测。通过监控量测反馈的信息指导施工，对隧道的施工过程施行动态管理，在软弱围岩条件较差的地段加强监控，确保施工安全。　　（2）围岩参数的位移反分析。根据现场监控量测数据，用Excel软件根据最小二乘法原理对现场监测数据进行曲线拟合，预测位移最终值。然后，利用基于MATLAB的BP神经网络对围岩力学参数进行反分析计算，并验算反演结果的精度。　　（3）双丰隧道支护参数优化。结合双丰隧道具体的施工方法及支护设计，利用MIDAS-GTS有限元分析软件，采用地层—结构模型对影响围岩及支护结构稳定性的因素进行分析，主要优化内容包括锁脚锚管的长度、喷射混凝土的标号和厚度、钢拱架的型号和间距，以及利用ANSYS有限元分析软件，采用荷载—结构模型对双丰隧道二次衬砌不同厚度进行内力计算，通过对数值模拟的结果进行对比分析，对双丰隧道支护参数进行优化。　　研究结果表明：①锁脚锚管的长度越长，对控制围岩收敛变形和支护结构受力有益，综合改善的效果和受力来看，锁脚锚管取5.0m。②喷射混凝土的标号及厚度越大，围岩稳定性越好，支护应力也增大，其选择也要结合具体的围岩情况，最终选择30cm厚的C30喷射混凝土。③钢拱架间距对围岩稳定性及支护受力影响较大，钢拱架型号越大，间距越小，对围岩收敛控制效果越好，但相对支护应力越大，最终选择0.6m间距的I22a钢拱架。④根据各工况的数值模拟结果得到的围岩收敛变形值，结合监控量测数据，确定隧道施工的预留变形量为15cm。⑤二次衬砌结构厚度太小，关键部位的抗裂性能较差，在满足设计和运营的要求下选择50cm厚的二次衬砌。
作者：	刘俊辉
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	李德武
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文