【摘要】：20世紀(jì)50年代新奧法開挖隧道理論被提出,之后在國內(nèi)外隧道挖開工程中中得到了廣泛應(yīng)用,但是隨著地質(zhì)情況越來越復(fù)雜,人們對隧道截面尺寸要求越來越大,由襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu),錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)和鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)等組成的隧道支護(hù)體系仍然需要保證隧道的安全施工。能否有效控制隧道圍巖的變形,這些支護(hù)方式各自的作用特點(diǎn)能否得到充分的發(fā)揮,對于制定經(jīng)濟(jì)有效的支護(hù)方案以及隧道的結(jié)構(gòu)安全有著至關(guān)重要的影響。本文結(jié)合軫大路五卒山隧道工程實(shí)際,對襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu),錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)和鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)特點(diǎn)、協(xié)同支護(hù)機(jī)理,以及對實(shí)際隧道開挖工程中圍巖變形的支護(hù)效果等進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容有以下四點(diǎn):(1)回顧隧道工程興起發(fā)展過程和面臨的主要問題,歸納現(xiàn)有的支護(hù)理論。(2)研究襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)、鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)機(jī)理,分析隧道開挖過程中的能量變化;每種支護(hù)形式的受載情況;每種支護(hù)形式的支護(hù)特點(diǎn)。理論推導(dǎo)支護(hù)效果與支護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸的作用關(guān)系,進(jìn)一步研究多種支護(hù)結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用,總結(jié)得出三種支護(hù)各自的力學(xué)傳遞機(jī)理及適用的圍巖條件,并結(jié)合簡單斷面(馬蹄形)形狀進(jìn)行數(shù)值模擬加以印證。(3)用FLAC3D軟件,建立軫大路五卒山隧道數(shù)值模型,采用新奧法(CRD法)模擬隧道開挖過程并施加襯砌、錨桿、鋼架三種支護(hù)結(jié)構(gòu),從圍巖應(yīng)力場,圍巖位移場等方面進(jìn)行分析,重點(diǎn)研究了拱頂上方豎向位移,底板中點(diǎn)隆起位移,拱腰水平方向的位移隨開挖的變化特點(diǎn)及主應(yīng)力變化情況,得出襯砌、錨桿、鋼架三種支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢與不足。(4)總結(jié)襯砌、錨桿、鋼架三種支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)特點(diǎn)、使用條件進(jìn)而闡釋多種支護(hù)共同作用的協(xié)同機(jī)理,對隧道開挖支護(hù)工程提供一定指導(dǎo)借鑒,便于在實(shí)際工程中按照地質(zhì)條件制定最佳的支護(hù)方案。
[Abstract]:In the 1950s, the theory of tunneling by the New Austrian method was put forward, and then it was widely used in tunneling engineering at home and abroad. However, with the geological conditions becoming more and more complex, the size of tunnel section is becoming more and more demanding. The tunnel support system, which consists of lining support structure, bolt support structure and steel frame support structure, still needs to ensure the safe construction of the tunnel. Whether the deformation of surrounding rock of tunnel can be effectively controlled and whether the characteristics of these supporting methods can be given full play are of great importance to the formulation of economic and effective supporting scheme and the safety of tunnel structure. Based on the engineering practice of Wuzhoushan Tunnel, this paper deals with the supporting characteristics of lining support structure, bolt support structure and steel frame support structure, as well as the synergistic supporting mechanism. The supporting effect of surrounding rock deformation in actual tunnel excavation project is also studied. The main contents are as follows: (1) reviewing the development process of tunnel engineering and the main problems it faces. The existing supporting theories are summarized. (2) the supporting mechanism of lining support structure, bolt support structure and steel frame support structure are studied, and the energy changes during tunnel excavation are analyzed. The load condition of each support form; the support characteristic of each support form. The relationship between the supporting effect and the size of the supporting structure is deduced theoretically, and the synergistic action of various supporting structures is further studied, and the mechanical transfer mechanism and the applicable surrounding rock conditions of the three kinds of supporting structures are summarized. Numerical simulation of the simple section (horseshoe shape) is carried out. (3) the numerical model of the Wujushan Tunnel on the Zhen Road is established with FLAC3D software, and the excavation process of the tunnel is simulated by the New Austrian method (CRD method), and the lining and anchor rod are applied to the tunnel. Three kinds of steel frame supporting structures are analyzed from the stress field of surrounding rock and displacement field of surrounding rock. The vertical displacement above the arch roof and the uplift displacement at the middle point of the bottom plate are studied emphatically. The displacement in horizontal direction of arch waist changes with the excavation and the main stress changes. The advantages and disadvantages of lining, bolt and steel frame are obtained. (4) the supporting characteristics of lining, bolt and steel frame are summarized. The application conditions further explain the synergistic mechanism of various kinds of support and provide some guidance and reference for tunnel excavation and support engineering, which is convenient for drawing up the best support scheme according to the geological conditions in the actual engineering.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U455.7

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