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复杂条件下连拱隧道信息化施工及数值模拟研究
| 论文题名： | 复杂条件下连拱隧道信息化施工及数值模拟研究 |
| 关键词： | 连拱隧道;信息化施工;数值模拟;暗洞开挖;隧道工程 |
| 摘要： | 我国高等级公路建设中,在特殊地质及地形条件受限制的地区,为了获得良好的技术经济效果,大量选择了连拱隧道方案。但连拱隧道所处位置地质条件复杂、跨度大、开挖扰动频繁和结构复杂不稳定。在连拱隧道洞口边坡偏斜地段,往往出现一侧无法形成洞室,另一侧可以进行暗洞开挖的现象。为了避免高挖深填,保护自然环境,还需选择特殊的结构形式一半隧半路结构。 本文以常吉高速公路殿会坪隧道工程为依托,在偏压连拱隧道典型断面进行了收敛位移、拱顶下沉、围岩内部位移、锚杆轴力、地表沉降等项目测试；对于半隧半路结构,在典型断面进行了收敛位移、围岩内部位移、锚杆轴力、地表沉降、二衬应力和耳墙水平位移及应力测试,获得了围岩位移和支护结构内力分布规律,为现场施工提供指导。基于实测围岩位移数据,应用反分析方法,并结合室内岩石力学试验确定岩体c、等力学参数。采用数值模拟方法分析比较了偏压连拱隧道中导洞-台阶法和三导洞-台阶法施工过程中隧道围岩、支护结构和中墙的应力场、位移场的异同,得出三导洞-台阶法是复杂条件下连拱隧道合理的施工方案。首次将地形偏压率引入半隧半路特殊隧道,采用有限元数值模拟方法研究了隧道在不同了偏压率P(分别为7、4和2.5)时,各施工阶段围岩应力场、位移场以及支护结构和耳墙的位移、应力分布规律。重点分析了耳墙应力分布规律,得出耳墙外侧拉应力较大的结论,设计施工时应防止耳墙外侧混凝土发生拉裂破坏。综合考虑半隧半路结构安全和稳定性要求,得出1:1是比较合适的边坡坡度(即P=4)的结论,验证了实际工程的设计合理性。基于偏压连拱隧道水平收敛位移和拱顶下沉现场测试数据,建立神经网络BP预测模型,对围岩位移变化规律进行智能预测,并与实测值进行对比分析,验证了预测结果的正确性。最后,对有限元数值模拟结果和现场量测结果进行比较,进一步论证数值模拟分析结果的正确性,可以用以指导工程设计。 |
| 作者： | 黄胜平 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陈秋南;姜长清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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