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长大山岭隧道斜井与正洞交叉段数值模拟及分析
| 论文题名： | 长大山岭隧道斜井与正洞交叉段数值模拟及分析 |
| 关键词： | 交叉段;数值模拟;隧道工程;初支结构 |
| 摘要： | 在长大山岭隧道施工中，斜井与正洞交叉段的临空面大，受力结构复杂，在对开挖方法的确定、交叉段处岩土体的加固支护，以及施工监控量测方面均有特殊的要求。其受力分析、支护措施、施工步序、控制爆破等的理论研究尚不完善，还处于总结和积累经验阶段，因此，结合工程实践研究和分析长大隧道交叉段施工力学行为，具有一定的现实意义。交叉段开挖完后，交叉段两侧正洞的开挖将再一次引起斜井与正洞交叉段岩体和支护结构的应力释放和重分布，造成该段岩体和支护结构力学行为发生变化，而斜井与正洞相交角度的不同，对交叉段岩体和初支结构的力学行为产生的影响也将不同。 然而，目前国内外关于长大隧道斜井与正洞交叉段在施工状态下的力学行为研究还较少，因此，开展长大隧道斜井与正洞交叉段的开挖、初期支护应力和变形的研究，分析斜井与正洞相交角度对交叉段及正洞普通段应力和变形的影响，无论是对理论体系的完善，还是对长大隧道的建设均具有十分重要的意义。 本文以厦深铁路大南山隧道为工程背景，针对Ⅲ级围岩，采用数值模拟方法，建立了斜井与正洞交角分别为30°、60°、90°，以及大南山隧道1＃斜井与正洞交叉段双联方案等四个模型，分析了斜井与正洞相交角度对交叉段围岩的应力、塑性区、喷射混凝土的应力、隧道的变形的影响，比较了单斜井正交方案和双联方案力学行为上的不同。 研究发现，对于交叉段围岩最大主应力σ1，相交角度越小，交叉段刚开挖完时最大拉应力越大，当角度由90°变成60°时，增加3％，当角度由60°变成30°时，增加68％，相交角度越小，拉应力增长越快;对于交叉段围岩最小主应力σ3，相交角度越小，交叉段最大压应力越大，在交叉段刚开挖完的情况下，当角度由90°变成60°时，增加49％，当角度由60°变成30°时，增加40％;在交叉段两侧正洞贯通后，当角度由90°变成60°时，增加41％，当角度由60°变成30°时，增加30％;对于交叉段围岩的塑性应变最大值，相交角度30°比60°和90°大了一个数量级，而相交角度60°和90°交叉段处的塑性应变最大值相差不大;对于交叉段正洞垂直变形，相交角度越小，拱顶下沉越大，在斜井与正洞非正交的情况下，偏锐角侧拱顶下沉大于偏钝角侧;大南山隧道1＃斜井与正洞交叉段双联方案交叉段围岩和初期支护的应力、变形大于单斜井方案;应加强对交叉段的支护，做好锁口工作。 |
| 作者： | 石继训 |
| 专业： | 土木工程;结构工程 |
| 导师： | 刘小渝;罗连生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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