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隧道超前小导管作用机理及影响因素分析
| 论文题名： | 隧道超前小导管作用机理及影响因素分析 |
| 关键词： | 隧道施工;超前小导管注浆法;超前预支护;三维有限元;应力分布;荷载传递 |
| 摘要： | 超前小导管注浆法是一种超前预支护技术，在隧道穿越浅埋、软弱破碎地层等不良地段的施工过程中发挥了重要作用。超前小导管注浆法特别适用于小洞室的超前支护和在处理塌方施工中应用。本论文主要就山岭隧道开挖过程中超前小导管作用机理和影响因素进行研究，主要研究内容和研究成果如下： 1.以济（源）邵（原）高速公路王坑隧道浅埋段为工程背景，建立有超前小导管支护和无超前小导管超前支护两种工况下隧道三维有限元计算模型，并利用现场实测数据对建立的有限元计算模型进行验证。结果表明本文所建立的隧道三维有限元计算模型是合理的，能够基于该模型分析超前小导管的作用机理及主要影响因素。 2.利用建立的两种工况下的隧道三维有限元模型进行隧道开挖模拟计算，以研究超前小导管的作用机理并得出以下结论： （1）小导管在超前支护中主要起到荷载传递的作用。超前小导管的存在，改变了掌子面和衬砌的荷载和应力的分布，将隧道开挖释放的荷载向前传递给掌子面前方的围岩，向后传递给初支，使得掌子面所承受的荷载减少，而衬砌所承受的荷载增加。 （2）超前小导管的存在，不仅使掌子面上承受的开挖释放荷载减小，竖向位移减小，而且在纵向对掌子面起到了一定的约束作用，使掌子面纵向位移减小，稳定性增强，防止塌方事故的发生，有利于隧道的安全施工。 3.在以上研究的基础上，进一步探讨小导管分布范围、小导管管径、开挖步长、初支弹性模量等因素对超前小导管作用效果的影响，得出以下结论： （1）超前小导管的环向分布范围对掌子面拱顶和拱腰的受力影响较大，而对起拱线的受力影响很小。 （2）超前小导管管径的变化对掌子面的竖向荷载和位移的变化影响较小，增大管径并不能有效改善掌子面的受力。 （3）在隧道开挖过程中，开挖步长对隧道掌子面的荷载、水平位移、竖向应力、水平应力都有较大的影响。 （4）初支模量的增加对超前小导管的荷载传递作用非常有效。 本文在理论分析及模型验证研究了隧道超前小导管作用机理及影响因素，对隧道工程的优化设计、施工有积极的指导意义。 |
| 作者： | 王建鹏 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张蓓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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