本文關(guān)鍵詞：下穿隧道施工空間效應(yīng)及圍巖變形影響與控制研究　出處：《華僑大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 隧道 下穿施工 約束損失因子Λ 位移釋放系數(shù) λ 空間效應(yīng) 圍巖變形

【摘要】：隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善,受地形和地勢空間限制,公路之間互相交疊、交叉問題不斷涌現(xiàn),使得下穿既有建(構(gòu))筑物隧道施工難度和施工問題明顯增多。對于這類復(fù)雜條件下的隧道類型,設(shè)計人員迫切需要清楚圍巖變形和路基分層沉降隨掌子面推進過程中的變化規(guī)律,以便提出更加合理的支護形式;同時,現(xiàn)場施工人員也需要利用現(xiàn)場監(jiān)測得到的部分圍巖變形規(guī)律來預(yù)測判斷圍巖的最終變形穩(wěn)定性。隧道縱向斷面變形曲線(Longitudinal Deformation Profile,簡稱LDP曲線)和圍巖特征曲線(Ground Response Profile)是收斂—約束法中重要組成部分;然而,在靜水壓力條件下討論中間主應(yīng)力和考慮掌子面空間效應(yīng)的約束損失因子Λ,對圓形隧道圍巖特征曲線的影響,以及在軟弱圍巖下穿隧道中分析LDP曲線的規(guī)律,進而提出如何有效控制隧道圍巖穩(wěn)定性的具體方法,尚需進一步研究。因此,本文通過理論分析、現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析、數(shù)值模擬分析相結(jié)合的方法,對下穿隧道施工空間效應(yīng)及圍巖變形影響與控制進一步研究。首先,基于統(tǒng)一強度理論,通過引入考慮隧道掌子面空間效應(yīng)影響的約束損失因子Λ的方式,推導(dǎo)獲得同時考慮σ2和Λ影響的隧道圍巖彈塑性分析理論解,并討論了統(tǒng)一強度理論中權(quán)系數(shù)b及引入的約束損失因子Λ對圍巖特征曲線的影響程度。接著,以324國道下沙溪隧道下穿沈海高速公路為工程背景,通過現(xiàn)場監(jiān)測和ABAQUS有限元軟件的數(shù)值模擬方法,分析了在隧道施工過程中圍巖LDP曲線變化規(guī)律。然后,模擬分析掌子面前方圍巖不同加固措施、隧道不同開挖方式和高速公路不同汽車荷載下對隧道圍巖LDP曲線影響規(guī)律進一步分析。最后,結(jié)合下沙溪隧道實際工程數(shù)值模擬結(jié)果,提出控制圍巖變形的具體方法分析控制效果。這些研究成果對完善收斂—約束法的內(nèi)容以及深入了解隧道圍巖變形規(guī)律和指導(dǎo)控制圍巖變形具有重要意義。主要研究成果如下:(1)當(dāng)隧道處于彈性變形階段時,權(quán)系數(shù)b的取值對圍巖特征曲線變化無關(guān);當(dāng)隧道處于塑形變形階段時,圍巖特征曲線的斜率隨權(quán)系數(shù)b的增大而增大。當(dāng)考慮束損失因子Λ時計算得到的圍巖塑性區(qū)徑向位移最大值R,maxU比不考慮約束損失因子Λ時小22.24%,且在相同0/R??下,圍巖徑向位移值RU越小。(2)由現(xiàn)場實際監(jiān)測資料分析,得到在掌子面前方1倍洞徑位置處圍巖開始受到擾動變形,在掌子面后方1倍洞徑范圍內(nèi)圍巖擾動程度明顯增大,同時也是受掌子面空間效應(yīng)影響程度比較明顯的區(qū)域。(3)建立隧道施工的三維有限元模型,得到隧道開挖應(yīng)力釋放后,圍巖變形總體上向隧道開挖后的臨空面方向移動;通過圍巖關(guān)鍵點位置變形和位移釋放系數(shù)λ的變化曲線,隧道開挖的空間效應(yīng)影響范圍大約在掌子面前后[-1.5D,2.0D]距離之內(nèi),其中,在掌子面前后方[-1.5D,-0.74D](D為隧洞直徑)范圍,為圍巖變形緩慢增長區(qū);在掌子面前后方[-0.74D,1.0D]范圍,為圍巖變形急劇增長區(qū);在掌子面后方2.0D,圍巖變形趨于穩(wěn)定。(4)超前支護圍巖加固區(qū)注漿后距掌子面開始開挖的時間越長,隧道拱頂沉降、拱腰水平收斂位移越小,而對圍巖的位移釋放系數(shù)影響不大;采用等效圍巖加固圈厚度模擬超前加固措施的作用時,等效圍巖加固圈厚度越大,隧道拱頂沉降最大值呈指數(shù)減小趨勢、拱腰水平收斂位移最大值呈線性減小趨勢,對掌子面前后圍巖位移釋放系數(shù)有一定影響。(5)隧道各導(dǎo)洞開挖進尺速率對掌子面前方圍巖的擾動影響較小,而對掌子面后方圍巖的變形影響較大;隧道采用導(dǎo)洞法開挖得到的拱頂沉降位移釋放系數(shù)λ,在Z11m范圍內(nèi),比采用按全斷面法小,且在Z=0m時達(dá)到23.7%;在Z11m范圍內(nèi),比采用全斷面法開挖大。隧道采用導(dǎo)洞法開挖得到的拱腰水平收斂位移釋放系數(shù)λ,在整個隧道開挖過程中都比采用全斷面法開挖小,且在Z=0m時達(dá)到42.9%。(6)當(dāng)隧道上方沈海高速公路汽車荷載采用擬靜力方法計算時,汽車荷載對隧道拱頂沉降有一定的影響,而對隧道拱腰水平位移只有在掌子面后方圍巖具有一定的影響。(7)掌子面前方圍巖加固措施選擇上應(yīng)主要考慮增大等效加固圈厚度;隧道開挖方式選擇上應(yīng)首先考慮開挖面積的影響。
[Abstract]:Based on the theory of uniform intensity , the paper analyzes the influence of the deformation of surrounding rock and the deformation of surrounding rock under different vehicle loads , and then puts forward the concrete method of controlling the deformation of surrounding rock under different vehicle loads . ( 2 ) The deformation of surrounding rock begins to be affected by the deformation of surrounding rock and the change of displacement releasing coefficient 位 . ( 5 ) The excavation footage rate of each tunnel of the tunnel is less than that of the surrounding rock in the front of the palm face , and the deformation of the surrounding rock of the tunnel is greatly influenced . The displacement release coefficient 位 of the arch - top settlement obtained by using the tunnel method in the tunnel has a certain influence on the settlement of the tunnel vault .

【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U456.31

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐哲文;;破碎圍巖隧道開挖小導(dǎo)管高壓注漿機理及效果分析[J];北京交通大學(xué)學(xué)報;2008年04期

2 翁其能;田衛(wèi)明;史愛民;;公路隧道新奧法施工圍巖位移時空效應(yīng)分析[J];公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版);2010年09期

3 周捷;漆泰岳;曠文濤;李斌;;大斷面隧道地層超前預(yù)加固及開挖支護過程穩(wěn)定性的數(shù)值模擬[J];隧道建設(shè);2009年02期

4 黃清祥;林從謀;黃逸群;林大煒;;考慮中間主應(yīng)力與約束損失的深埋圓形隧道圍巖特征曲線分析[J];華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年05期

5 李文江;朱永全;賈曉云;朱正國;;南水北調(diào)工程下穿高速公路暗涵施工控制技術(shù)[J];石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期

6 譚代明;漆泰岳;莫陽春;;考慮時空效應(yīng)的軟弱圍巖隧道施工穩(wěn)定性研究[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);2009年04期

7 伍振志,傅志鋒,王靜,張勝云;淺埋松軟地層開挖中管棚注漿法的加固機理及效果分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2005年06期

8 李煜，

本文編號：1441225