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小净距双洞隧道施工顺序对围岩稳定性影响研究
| 论文题名： | 小净距双洞隧道施工顺序对围岩稳定性影响研究 |
| 关键词： | 小净距隧道;新奥法施工;围岩稳定;有限元分析 |
| 摘要： | 隧道工程是一门复杂且经验性较强的学科,在其可行性分析及设计施工和运营过程中,围岩稳定性分析是重要的一环。隧道丧失稳定性的因为非常复杂,从力学观点来看,是由于围岩的应力水平达到或超过岩体的强度范围较大,形成了一个连续贯通的塑性区和滑动面,产生较大位移最终导致失稳。因此隧道围岩稳定性研究的实质是分析和评价围岩岩体介质的应力和变形。由于岩石的非线性变形力学特性,不同的加、卸载(施工顺序)顺序将会产生不同的围岩变形结果。可见,施工顺序对围岩稳定的影响十分显著。目前,有一些学者对这方面进行了相关研究。但是,有关施工顺序对极其复杂的小净距大跨度超浅埋隧道稳定的影响这方面的研究尚不多见。因此,有必要就施工顺序对这种复杂隧道围岩稳定的影响展开研究,为类似隧道的设计、施工提供理论支持和技术依据。本文在调研并总结前人研究成果的基础上,以麒麟山隧道工程为研究背景,采用有限元软件MIDAS/GTS分别建立二维和三维模型,对不同施工顺序下的隧道施工过程进行动态模拟。分析拱顶和地表沉降、中夹岩柱水平位移和应力的变化发展规律。主要有如下工作： ⑴阐述了围岩材料的本构关系和强度理论；讨论了围岩稳定性的影响因素,并简要概括了分析围岩稳定性的基本方法。 ⑵阐述了新奥法的基本原理和施工要点；讨论了小净距隧道围岩稳定性的控制问题。 ⑶采用有限元软件MIDAS/GTS建立二维模型,模拟了三种(详见第43页,方案一、二、三)不同的施工顺序,分析了三种方案下的围岩变形力学特性。结果表明:在采用双侧壁上下台阶法施工时,先开挖完左洞再开挖右洞(方案三)对中夹岩柱的水平位移影响较小,更有利于围岩在施工过程中的安全与稳定。 ⑷采用有限元软件MIDAS/GTS建立三维模型,模拟隧道在偏压状态下的五种(详见第72、73页)不同施工顺序的施工过程,得到如下结论：①在地表坡度为20°的情况下,“先左后右”与“先右后左”两种施工顺序,地表沉降和中夹岩柱的水平位移接近相等,且没有产生危及围岩稳定的变形,证明采用这两种施工顺序都是可行的；②双侧壁导洞上下台阶法和全断面法两种施工顺序,前者产生的最大地表沉降和中夹岩柱水平位移明显要小,说明前者所取得的效果更好；③左右洞“错开40m”、“错开20m”、“同时开挖”三种施工顺序,产生的最大地表沉降之比为1:1.1:1.23；中夹岩柱水平位移之比为1:1.27:2.12。说明左右洞掌子面错开的距离对围岩的变形有很大影响,在40m的范围内,这种影响随着错开距离的增大而减弱。 |
| 作者： | 彭呈辉 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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