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基于离心模型试验的黄土公路隧道变形与围岩压力特征研究
| 论文题名： | 基于离心模型试验的黄土公路隧道变形与围岩压力特征研究 |
| 关键词： | 黄土公路隧道;模型试验;地层变形;沉降槽;围岩压力;离心模型试验 |
| 摘要： | 本文以黄土公路隧道变形规律研究为切入点,通过室内模型试验和理论分析等研究手段,深入分析了黄土隧道施工引起的地表及以下地层变形规律,找出了影响黄土公路隧道变形特征的三个主要因素并给出敏感性,剖析了当前多用于隧道沉降槽预测的Peck公式对黄土公路隧道的适用性并对其进行了修正,提出了一种新的黄土公路隧道围岩设计荷载计算公式。主要研究成果有: (1)选用双洞间距0.5D时,易在隧道间形成应力与变形强影响区,需对中间土体进行加固;选用双洞间距D时,隧道间可以形成自稳的宽底承载土柱体;选用双洞间距1.5D时,各地层沉降最大值由两隧道的中线转移到各自的拱顶上方且先行洞拱顶上方沉降值略大于后行洞;选用双洞间距2D时,两个隧道开挖对中间土柱体的影响很小,地层沉降曲线可以看成是两个单洞开挖的叠加。对于小净距黄土公路隧道而言,隧道双洞间合理净距可选取为D;对于分离式隧道而言,隧道双洞间净距至少要大于2D。 (2)隧道开挖引起的地层沉降及变形是一个复杂过程,对于埋深超过一定深度的黄土隧道,在某一高度内会出现承载拱。随着双洞净距的增大,各工况沉降最大值出现的地层距拱顶距离增大,分别出现在16-20m地层之间;表明土体不均匀沉降形成承载拱高度随双洞净距的增大而增大。 (3)根据各地层沉降槽曲线,找出反弯点并拟合出隧道开挖后滑动楔体的范围,经分析研究确定此次模型试验隧道开挖后引起的破裂面与水平面夹角在70°~74°之间。根据Mair公式K值计算形式给出了一种估计黄土隧道开挖引起地面以下某一深度地层竖向位移的简单方法,该方法可较好预测黄土隧道地表及以下土体沉降。 (4)根据土体力学平衡条件,推导出一种浅埋黄土隧道围岩压力计算方法,经多种计算理论所得结果与现场实测数值对比,采用本文提出的计算方法算得结果较接近实测值,可为类似工程围岩压力计算提供参考。 |
| 作者： | 杨万精 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 来弘鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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