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连拱隧道施工过程可靠度分析及中墙厚度优化
| 论文题名： | 连拱隧道施工过程可靠度分析及中墙厚度优化 |
| 关键词： | 连拱隧道;可靠度评价;周边相对收敛位移;中墙厚度;围岩应力 |
| 摘要： | 连拱隧道是伴随着我国公路建设的迅速发展而提出的新型大跨度隧道结构形式,其安全稳定性更是整条交通线路的关键。但是连拱隧道施工期间的围岩应力变化和衬砌载荷转换十分复杂,稍有不慎就会引起坍塌,因此,隧道施工期间的安全稳定性更是重中之重。而在连拱隧道结构中,中墙的稳定是确保连拱隧道施工过程中稳定与安全的关键,中墙过薄则难以承担隧道施工带来的围岩压力,中墙过厚则增大施工难度和工程投资。虽然在连拱隧道的围岩稳定性方面,前人已做了大量的研究工作,但国内外在基于随机力学理论的连拱隧道施工过程的可靠度计算和基于可靠度计算的中墙厚度优化尚不多见。因此,对连拱隧道开展施工过程的可靠性分析,并据此对中墙的厚度进行优化研究,对确保隧道施工安全与节约投资都具有重大的现实意义。本文以国内某连拱隧道为例,对其施工过程进行了可靠性分析及中墙厚度优化,主要内容如下: 分析了连拱隧道的工程特点、施工工序及其材料的特性,建立了连拱隧道的二维数值分析模型,进行了连拱隧道施工过程的确定性有限元模拟,分析了隧道施工过程对其安全稳定性的影响;探讨了连拱隧道随机可靠度计算的相关理论基础,进行了连拱隧道施工过程的随机有限元模拟,得到了以隧道周边相对收敛位移为目标的可靠度指标,并进行了材料参数对可靠度指标的敏感性分析,得到了材料参数对可靠度指标的影响程度的排序。在此基础上,通过拟合不同中墙厚度下连拱隧道的可靠度指标之间的关系对中墙厚度进行了优化。 通过分析研究,本文得出了连拱隧道施工过程对隧道周围围岩的变形、地表沉降量以及衬砌锚杆的内力分布等的影响规律,提出了连拱隧道安全施工的相关意见和措施;探讨了主要考虑围岩材料参数为随机因素时,隧道施工过程安全稳定的可靠度指标及围岩材料参数对其稳定性的敏感性,并在可靠度计算的基础上对连拱隧道的中墙厚度进行了优化,结论可为相似工程的设计、施工、运行及后期维护提供理论和决策依据。 |
| 作者： | 张婷媚 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 贾超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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