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软弱围岩隧道施工力学与稳定性的数值模拟研究
| 论文题名： | 软弱围岩隧道施工力学与稳定性的数值模拟研究 |
| 关键词： | 公路隧道;软弱围岩;施工力学;数值分析 |
| 摘要： | 随着我国大力开展基础设施的建设，在公路隧道建设上规模越来越大和建设标准越来越高，建设中遇到越来越多的软弱围岩隧道。但是由于技术措施不合理、施工方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等环节的诸多问题，造成了大量的隧道变形和坍方事故，损失巨大，教训深刻。本文针对目前软弱围岩隧道主要的开挖方法对围岩的稳定性及支护结构的力学效应做进一步的研究。 本文系统的分析了软弱围岩隧道的工程地质特性、围岩稳定性的影响因素、围岩失稳的力学机理与结构失稳的判别方法、变形破坏特征，并总结了软弱围岩隧道主要的开挖方法。结合骡坪隧道进口段软弱围岩的施工实例，分析了骡坪隧道典型断面的监控量测成果，最后应用有限元软件建立模型分析了软弱围岩隧道不同开挖工法对围岩稳定性及围岩变形位移的影响，主要研究成果如下: ①通过对骡坪隧道软弱围岩段的监控量测成果分析，研究了典型断面的围岩位移-时间变形曲线的特点及规律，对围岩变形时间效应进行分析得出骡坪隧道软弱围岩变形特征有:隧道拱顶沉降变形量比周边水平收敛值大。下台阶开挖时的位移变形释放速率大大快于上台阶开挖时的速率。 ②通过有限元软件针对骡坪隧道软弱围岩段采用台阶法、CD法和CRD法的开挖工程进行了数值模拟研究。用上下台阶法施工，上半部开挖时，由于隧道的跨度大、矢跨比就小，上台阶的下端就会很容易应力集中，用于承受外部荷载非常不利，所以要及时、迅速的施作合适的支护结构，同时要对上、下台阶连接处进行加固处理;采用CD法施工，局部破坏往往出现在应力集中的中壁墙两端的围岩，同时初期支护也产生了很大的拉应力和应力集中，采用CD法施工时，应注意中壁墙的柔性支护设计;采用CRD法施工时，由于开挖围岩时，多次扰动，同时也没有中壁墙进行支护，特别不利于围岩形成承载结构。 ③通过对三种施工方法的分析比较，确定虽然台阶法、CD法和CRD法都能够保证安全施工的条件及满足规范要求的位移变形，但是考虑到施工的实际情况如施工工期、隧道造价等，最后决定最合理的开挖方法是上下台阶法。 |
| 作者： | 杨绪烽 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 徐林生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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