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小坝田隧道台阶法施工数值模拟分析
| 论文题名： | 小坝田隧道台阶法施工数值模拟分析 |
| 关键词： | 公路隧道;台阶法施工;数值模拟分析;岩溶现象;产生机理 |
| 摘要： | 小坝田公路隧道修建于岩溶地质当中，在施工过程中多次因溶洞引起隧道塌方，对施工造成很大的危害。本文以小坝田隧道K26+691～K26+975段为研究背景，目的在于探讨此段隧道顶部隐伏干溶洞对隧道施工的影响，主要所做的研究包括以下内容: (1)阅读国内有关岩溶地质灾害下隧道施工技术，学习并总结岩溶现象产生的机理、发育过程、岩溶的分类、岩溶对隧道工程的影响及溶洞的处治技术。 (2)利用ANSYS软件，建立项部存在溶洞和无溶洞两组对比模型，对小坝田隧道台阶法施工进行数值模拟，进而分析溶洞对隧道周边围岩、初期支护的应力及位移影响。 (3)进行多组数值模拟，探讨小坝田隧道该段内，溶洞距离隧道顶部不同距离下台阶法施工中，隧道周边围岩及初期支护的变形规律。 通过以上研究分析，本文得出的结论主要有: (1)溶洞段内，初期支护拱顶竖向位移较之无溶洞情况减小1.6％左右。 (2)溶洞段内，初期支护拱顶、拱肩、墙脚处安全系数降低。其中拱顶处初期支护安全系数降低了3.4％左右。 (3)小坝田隧道顶部存在溶洞段内，隧道特征位置拱项、拱肩、拱脚、墙角、仰拱底处的围岩较之无溶洞的情况，其竖向位移有所减小，水平位移有所增大。其中，隧道拱肩、拱脚处围岩水平位移较之无溶洞情况分别增大了7.2％和2.9％。 (4)溶洞段内，隧道拱顶特征位置围岩的最大压应力有所增大。拱肩、拱脚、墙角、仰拱底围岩的主应力受到溶洞的影响较小。 (5)溶洞段内，随着溶洞和隧道顶部之间的距离增加，溶洞对隧道特征位置围岩位移的影响、初期支护拱顶竖向位移、安全系数的影响逐渐减弱。 论文得出的结论对小坝田隧道施工具有一定的指导作用。本例中溶洞的存在使得拱脚的水平位移有所增大，因此在台阶法施工中，要特别重视监控量测工作，随时反馈拱脚的水平位移情况，若发现其变形速率增大时，应当采取相应防护措施，如进行底拱封闭等。溶洞段内拱顶围岩最大主应力增大，初期支护安全系数降低，因而必要时可对初期支护拱顶部位采取适当的加强措施。 |
| 作者： | 曹佳伟 |
| 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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