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谢家梁隧道施工数值模拟与二衬安全性分析
| 论文题名： | 谢家梁隧道施工数值模拟与二衬安全性分析 |
| 关键词： | 数值模拟;安全系数;围岩强度;隧道施工;荷载释放;二次衬砌 |
| 摘要： | 本文以桃巴高速LJ15合同段内的谢家梁隧道为工程背景，针对其隧道施工及二次衬砌的安全性，利用有限元分析软件ANSYS对其进行数值模拟，提出合理的优化建议。主要从隧道开挖方法、开挖进尺以及台阶长度三个方面入手，对其进行优化，从而为隧道开挖过程的顺利进行提供理论指导。然后利用安全系数的概念，并在模拟中考虑荷载释放，研究二次衬砌的受力特性，并分析其安全性。最后通过对现场监控量测的数据进行分析，结合数值模拟确定隧道施工与二衬衬砌的安全性。 对于隧道开挖过程中，本文主要从隧道围岩的位移、围岩等效应力以及围岩强度发挥系数SMF等方面入手，对隧道围岩的稳定性进行分析。其中围岩强度发挥系数SMF是基于Mahr-Coulomb强度理论，利用其临界破坏条件得出的。当SMF=1时，即表明岩体到达其极限状态，将进入塑性阶段。 通过对谢家梁隧道Ⅴ级围岩段的施工以及二次衬砌的数值模拟，本文得出结论如下所示: (1)两台阶施工与三台阶施工目标断面围岩拱顶沉降、隧道周边围岩位移、应力、围岩强度发挥系数SMF等都较为接近，谢家梁隧道Ⅴ级围岩段采用两台阶法施工。 (2)在隧道不同循环开挖进尺下比较目标断面拱顶沉降、隧道周边围岩位移、应力、围岩强度发挥系数SMF等，谢家梁隧道Ⅴ级围岩段台阶法施工开挖进尺采用2.5m。 (3)通过对隧道不同台阶长度的比选，仍旧主要考虑其目标断面拱顶沉降、隧道周边围岩位移、应力、围岩强度发挥系数SMF等方面的差异，谢家梁隧道Ⅴ级围岩段采用台阶长度为5m。 (4)通过ANSYS对其二次衬砌进行二维施工数值模拟，提取其轴力、弯矩，并利用安全系数对其进行受力分析，从受力角度确定其安全性。 |
| 作者： | 颜斌 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 严松宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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