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原文传递大跨小净距隧道施工期中岩柱力学分析及应用研究

论文题名：	大跨小净距隧道施工期中岩柱力学分析及应用研究
关键词：	大跨小净距隧道;施工期;中岩柱;围岩稳定;隧道加固;有限特征比
摘要：	基于以往对大跨小净距隧道的理论研究及工程实践，表明中岩(土)柱围岩是否稳定直接关系到此类隧道设计与施工的成败。中岩(土)柱围岩稳定性问题主要是考虑如何让其围岩受力及变形处于可控状态。为了达到这一目的，非常有必要从理论和现场监测两方面对该类隧道施工期中岩(土)柱的力学特性与变形规律及加固优化方法等方面展开进一步研究。　　本文在总结前人研究成果及本人现场做了大量原位测试的基础上，以麒麟山隧道重要工程为背景，选择典型断面(电塔所在断面)，采用大型有限元软件MIDAS/GTS对该隧道多台阶分部开挖工法进行二维模拟，重点分析中岩(土)柱的力学特性与变形规律及加固优化方法；整理分析该隧道现场原位测试结果，找出中岩(土)柱变形规律；运用有限特征比理论本构模型分析并计算该隧道多台阶分部开挖过程中岩(土)柱应力变化对应的应变值，并与原位测试结果以及传统塑性理论计算结果进行对比分析。通过研究主要得到以下的几点：　　 (1)通过二维数值模拟分析可知，隧道开挖对中岩柱围岩竖向位移、地表沉降、水平位移及应力的影响，均与开挖部位离中岩柱围岩距离有关，距离越近，影响越大。在本隧道中，中岩柱水平位移最大值出现在中岩柱右侧中部，竖向位移在左隧道中线与右隧道中线之间呈现“中间大，两头小”的抛物线型规律。竖向应力集中于拐角处，最大最小剪应力最终出现在左、右拱腰及拱脚处，最大拉应力主要分布在地表岩层，最大压应力出现在岩柱底部。可见，监测重点应集中在拱腰与拱脚及中岩柱的中部和下部。　　 (2)在V级围岩条件下，采用预应力锚杆对中岩柱围岩上中下部均加固对于拱项下沉、地表沉降、围岩内位移及大小主应力的改善作用较对中下部加固明显；对于Ⅲ、Ⅳ级围岩，这些改善作用不明显。　　 (3)中岩柱地表沉降关键测点沉降过程经历了四个阶段：小变形阶段→变形急速增大阶段→缓慢变形阶段→逐渐趋于稳定阶段。　　 (4)中岩柱围岩内位移的大小与测点离洞周壁面的距离有关，离洞周壁面越近测点位移最大，离的越远位移越小。当同一套多点位移计处测点数大于3个，测点径向深度大于0时，各测点径向深度—围岩内位移间的关系，可以采用二次函数y=ax2+bx+c进行回归分析。　　 (5)考虑到大跨小净距隧道中岩柱高宽比大于2，不失一般性，可假定为一维问题进行分析。通过计算分析得知，有限特征比理论模型(FCRT理论模型)计算结果与实际监测结果及曲线具有一致性，D—P模型与实际监测结果存在较大差异。这说明FCRT模型能合理地描述隧道分部开挖过程中中岩柱的变形特征，体现了该本构模型的适用性与独特性。
作者：	巫峰
专业：	岩土工程
导师：	李彰明;冯强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文