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高水压铁路隧道泄水式管片衬砌流固耦合研究
| 论文题名： | 高水压铁路隧道泄水式管片衬砌流固耦合研究 |
| 关键词： | 高水压铁路隧道;泄水式管片衬砌;有限差分法;流固耦合;模型试验 |
| 摘要： | 当前，我国已成为世界上铁路隧道工程数量最多、规模最大、技术难度最复杂、发展最快的国家。随着隧道工程向山岭重丘发展，长大深埋高水压隧道越来越多。长大深埋高水压山岭隧道的施工将越来越多地采用隧道掘进机法。对于工期要求紧、支护要求非常及时的场合需要采用大量的装配式管片衬砌，应对高水压问题必须采用泄水式管片衬砌的理念，而目前泄水式管片衬砌结构的荷载特性及其力学特性尚缺乏相关的理论和技术支撑。 本文依托国家自然科学基金“高水压铁路隧道泄水式管片衬砌荷载及力学特性研究”课题，以向莆铁路戴云山高水压铁路隧道为对象工程，采用有限差分法流固耦合仿真分析和室内相似模型试验为研究手段，对高水压铁路隧道泄水式管片衬砌的荷载特性及其力学特性进行了系统研究，主要工作和成果如下： (1)在分析注浆全封堵方式、单纯泄水方式、堵水限排方式三种水压处理方式的基础上，研究了高水压铁路隧道泄水式管片衬砌的作用机理，并结合高水压铁路隧道的特点对具体的应对方案进行了对比。 (2)在分析国内外渗流场与应力场相互作用的流固耦合理论基础上，结合有限差分法计算原理，提出了适应高水压山岭隧道特点的流固耦合力学分析模型及其合理边界条件。 (3)运用有限差分法对高水压泄水式管片衬砌渗流场与应力场进行流固耦合分析，在不同泄水孔形式、不同水位高度以及有无注浆圈的情况下，研究泄水式管片衬砌的泄水量与壁后孔隙水压力分布形态的相互关系，以及泄水式管片衬砌的内力变化规律。 (4)采用1∶20的几何相似比和1∶1的容重相似比，开展了泄水式管片衬砌的相似模型试验，以校核结构的安全性。研究泄水式管片衬砌泄水孔存在形态及水压变化对结构内力的影响规律，并对数值模拟和模型试验结果进行了对比分析。 |
| 作者： | 郑俊 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 晏启祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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