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山岭公路隧道洞口段开挖力学行为与稳定性研究
| 论文题名： | 山岭公路隧道洞口段开挖力学行为与稳定性研究 |
| 关键词： | 公路隧道;浅埋偏压;初期支护;数值分析;受力特征;洞口段;开挖力学行为 |
| 摘要： | 随着我国交通事业的全面发展，在我国西南地区的交通工程建设当中出现越来越多、越来越长的隧道。作为隧道的关键工程-隧道洞口段的开挖支护则常处于偏压浅埋这种典型的不利的地质环境中。探讨在浅埋偏压的地质条件下，公路隧道开挖及支护过程中围岩和初期支护动态力学变化规律，并对典型开挖方式进行比较和优化分析，对山岭隧道的建设有积极的推动意义。 本文以城万快速公路通道上的漆树坡隧道出口段为工程背景，根据漆树坡隧道洞口段的地质勘查和设计资料，并参考了公路隧道设计规范，对隧道洞口段进行数值模拟。同时，结合隧道洞口段开挖支护过程中监控量测，对围岩的变形特征进行进一步比较分析。本文研究的主要内容包括: 1.根据现场施工情况，应用有限元分析软件ANSYS10.0对漆树坡隧道洞口段的开挖进行上、下台阶开挖法的二维数值模拟，重点分析上、下台阶开挖过程中围岩及支护结构的应力和变形特征。得到在上台阶开挖中隧道内侧拱肩处拉应力较大，而外侧拱腰处存在压应力，两侧拱脚均有应力集中现象。下台阶开挖后，内侧围岩受拉部分下移到拱腰处，而外侧受压围岩的范围扩大到隧道拱顶。比较分析隧道断面实际监控量测结果，可验证漆树坡隧道施工选用的开挖及支护结构是合理的。由于隧道处在一个较大的偏压作用下，可以看出隧道监控在水平收敛量测的一些局限性，可以适当的改进水平收敛的量测方式。 2.模拟分析表明隧道在上台阶开挖过程围岩的变形及应力较大，在拱脚处围岩有应力集中，因而在保证隧道施工方法与支护参数不变的情况下，对隧道开挖断面进行优化。通过优化上台阶仰拱形式，得到更加合理开挖断面，并进行优化分析，结果表明隧道围岩内力在开挖过程中的减少了30％，下台阶开挖过程中围岩的二次变形也能得到较好的控制。 3.建立三维数值分析模型，对隧道洞口段施工进行动态模拟分析，可以的得到随着隧道埋深不断增加，围岩应力的变化规律和隧道开挖过程中的空间效应。基于围岩变形控制理论，对隧道洞口段进行全断面开挖模拟分析，可以得到施工过程围岩的变形得到有效的控制，但围岩的应力较台阶法开挖大。同时，针对隧道开挖后的应力集中现象，提出初期支护的优化措施，并加以分析，为以后相类似的工程提供一些有用的参考意见。 |
| 作者： | 郭辉 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 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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