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基于数值模拟的抚松隧道稳定性评价及因素敏感性分析
| 论文题名： | 基于数值模拟的抚松隧道稳定性评价及因素敏感性分析 |
| 关键词： | 抚松隧道;数值模拟;稳定性评价;因素敏感性;强度折减法;正交试验设计法;极差分析法 |
| 摘要： | 隧道工程建设中，关键问题之一就是如何评价和保证隧道的稳定性。本文以抚松隧道工程为背景，采用数值模拟法、强度折减法、正交试验设计法、极差分析法研究复杂条件下隧道稳定性评价方法，以此来完善隧道稳定性评价的理论方法体系，这对隧道的合理设计、安全施工、支护方案调整具有十分重要的指导意义。具体研究内容如下: (1)对抚松隧道左洞ZK275+203-ZK275+239段进行区域三维数值建模，依次分析隧道在超前小导管双侧壁导洞法和全断面法施工工艺下的稳定性、隧道在考虑渗流与不考虑渗流时的稳定性以及隧道在地震作用下的稳定性。研究结果表明，隧道开挖过程中，相比全断面法，采用双侧壁导洞法在控制围岩变形方面具有较好的优势;渗流存在对隧道稳定性的影响很大;横向水平地震作用下，隧道衬砌的连接部位特别是拱脚是隧道抗震的薄弱环节。 (2)基于强度折减技术，研究隧道在不同工况作用下的稳定程度与破坏规律。研究结果表明，抚松隧道在不同工况作用下的最小安全系数有比较大的差异，其中水存在的工况隧道的安全系数最小，稳定性最差，更易导致隧道发生坍塌;锚杆支护的施加能大大提高隧道的稳定性，同时锚杆施加时的环向间距布设方案的不同也会导致隧道稳定性提高幅度的不同。 (3)为了解决数值模拟锚杆的作用通常不能充分发挥，无法分析判断锚杆因素敏感性的强弱的问题，将锚杆效应模拟与强度折减法相结合进行锚杆参数敏感性分析，经过试算，本文将岩土剪切强度以折减系数2.5折减后，锚杆作用得到有效的发挥，进而能进行锚杆因素敏感性的判断。利用正交试验设计法对岩土因素和锚杆因素设定试验方案，采用极差分析法对正交设计方案的有限元结果进行敏感性分析。研究结果表明，岩土因素弹性模量和锚杆因素环向间距是敏感性强的因素，对隧道围岩稳定性影响很大。 |
| 作者： | 韩秀 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 崔春义;姜谙男 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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