本文關(guān)鍵詞：大斷面黃土隧道開(kāi)挖工法優(yōu)化及預(yù)支護(hù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：黃土有著特殊的工程特性。大斷面黃土隧道施工一直是困擾隧道工程界的一個(gè)重要問(wèn)題,尤其是施工方法選取是控制圍巖變形的重要方面。在地層巖性較差時(shí),預(yù)支護(hù)體系能更好的為圍巖穩(wěn)定提供保障,保證施工安全順利的進(jìn)行。本文以“寶蘭客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)”的徐家川隧道為依托,以大斷面黃土隧道IV級(jí)圍巖段施工為推手,采用現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力及變形監(jiān)控量測(cè)、理論分析分析圍巖受力和變形機(jī)理,通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)比分析選出隧道合理的開(kāi)挖工法,并對(duì)選取出來(lái)的合理工法進(jìn)行臺(tái)階長(zhǎng)度和進(jìn)尺的優(yōu)化分析。通過(guò)彈性地基梁理論來(lái)分析隧道施工過(guò)程中的管棚預(yù)支護(hù)的作用機(jī)理,并根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)管棚預(yù)支護(hù)的效果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。最后通過(guò)對(duì)不同管棚支護(hù)角度進(jìn)行對(duì)比分析,確定了隧道施工最佳的管棚支護(hù)范圍。論文的主要工作和成果如下:(1)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析徐家川隧道變形與支護(hù)受力之間的相互作用關(guān)系和特征。分析結(jié)果表明,徐家川隧道具有初期變形速率快和變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特征。變形特征受巖層走向、傾向影響較大,因此圍巖變形、圍巖壓力和支護(hù)受力具有明顯的不對(duì)稱(chēng)性。(2)根據(jù)大斷面黃土隧道開(kāi)挖方法的分析研究,有針對(duì)性的提出了三臺(tái)階七部法、CD法、CRD法在徐家川隧道IV級(jí)圍巖段適用,并通過(guò)有限元數(shù)值模擬手段對(duì)三種工法下圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力安全性、開(kāi)挖進(jìn)度等對(duì)比優(yōu)選,表明三臺(tái)階七部工法在安全施工上、進(jìn)度上都能滿(mǎn)足施工要求。(3)通過(guò)模擬計(jì)算對(duì)三臺(tái)階七部工法進(jìn)行不同臺(tái)階長(zhǎng)度、不同開(kāi)挖進(jìn)尺的優(yōu)化分析。最終通過(guò)比選得出最優(yōu)變形控制措施,宜采用3m臺(tái)階長(zhǎng)度、0.6m開(kāi)挖進(jìn)尺。短進(jìn)尺和短臺(tái)階能減少?lài)鷰r裸露時(shí)間、更快實(shí)現(xiàn)封閉成環(huán)。(4)通過(guò)管棚預(yù)支護(hù)模型理論分析,介紹了Pasternak計(jì)算模型下管棚的彎矩、撓度、轉(zhuǎn)角公式,并通過(guò)對(duì)徐家川隧道V級(jí)圍巖段管棚預(yù)支護(hù)進(jìn)行分離式數(shù)值模擬,研究管棚的作用機(jī)理和管棚預(yù)支護(hù)作用下在隧道開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)和地表沉降的影響,得到管棚在開(kāi)挖面附近變形較大,彎矩在開(kāi)挖面附近有正有負(fù)。在已開(kāi)挖未支護(hù)段管棚主要承擔(dān)圍巖壓力,在開(kāi)挖已支護(hù)段管棚與支護(hù)一起承擔(dān)圍巖壓力,未開(kāi)挖段與圍巖承擔(dān)圍巖壓力,能把所受的力傳遞掌子面后面圍巖。(5)通過(guò)模擬分析,對(duì)60°、90°和120°支護(hù)范圍下管棚預(yù)支護(hù)的支護(hù)效果進(jìn)行了對(duì)比分析,分析表明120°下管棚支護(hù)角度為最佳。
【關(guān)鍵詞】：大斷面黃土隧道 開(kāi)挖工法 優(yōu)選 管棚預(yù)支護(hù)
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U455.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 選題的背景及意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 大斷面黃土隧道開(kāi)挖工法研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 大斷面黃土隧道預(yù)支護(hù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本論文主要研究?jī)?nèi)容及其研究路線(xiàn)14-16
• 1.3.1 論文研究的內(nèi)容和方法14
• 1.3.2 論文研究的技術(shù)路線(xiàn)14-16
• 2 徐家川隧道工程概況16-22
• 2.1 工程概況16-19
• 2.1.1 工程水文地質(zhì)情況16-17
• 2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)17-19
• 2.2 隧道設(shè)計(jì)與施工概況19-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 3 大斷面黃土隧道監(jiān)控量測(cè)及穩(wěn)定性分析22-35
• 3.1 隧道監(jiān)控量測(cè)基本情況22-24
• 3.1.1 測(cè)試斷面及測(cè)點(diǎn)布置22-24
• 3.1.2 黃土隧道監(jiān)測(cè)的目的和意義24
• 3.2 現(xiàn)行隧道圍巖穩(wěn)定性的判別方法24-25
• 3.2.1 以位移量考察圍巖穩(wěn)定24-25
• 3.2.2 以位移速率考察圍巖穩(wěn)定25
• 3.3 徐家川隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)分析25-28
• 3.4 徐家川隧道圍巖應(yīng)力監(jiān)測(cè)及結(jié)果分析28-33
• 3.4.1 圍巖應(yīng)力28-30
• 3.4.2 鋼拱架應(yīng)力30-31
• 3.4.3 初期支護(hù)與二襯接觸壓力31-33
• 3.4.4 二襯混凝土應(yīng)力33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 4 隧道IV級(jí)圍巖段開(kāi)挖方法數(shù)值模擬優(yōu)化分析35-56
• 4.1 開(kāi)挖方法概述35
• 4.2 不同工法的對(duì)比分析35-43
• 4.2.1 計(jì)算模型及參數(shù)35-38
• 4.2.2 計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析38-43
• 4.3 工法優(yōu)化分析43-55
• 4.3.1 不同臺(tái)階長(zhǎng)度對(duì)比分析43-48
• 4.3.2 不同開(kāi)挖進(jìn)尺對(duì)比分析48-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 V級(jí)圍巖條件下管棚及隧道施工過(guò)程的數(shù)值模擬56-77
• 5.1 管棚支護(hù)受力理論分析56-59
• 5.1.1 管棚預(yù)支護(hù)概述56
• 5.1.2 管棚預(yù)支護(hù)受力分析理論簡(jiǎn)介56-59
• 5.2 管棚及隧道施工過(guò)程的數(shù)值模擬59-61
• 5.2.1 計(jì)算模型的建立59-61
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析61-73
• 5.3.1 管棚預(yù)支護(hù)體系在隧道開(kāi)挖進(jìn)程中的力學(xué)行為分析61-67
• 5.3.2 圍巖應(yīng)力及變形分析67-71
• 5.3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力分析71-73
• 5.4 管棚布置方式對(duì)管棚預(yù)支護(hù)效果的影響73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-77
• 6 結(jié)論與展望77-79
• 6.1 結(jié)論77
• 6.2 展望77-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果83

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：大斷面黃土隧道開(kāi)挖工法優(yōu)化及預(yù)支護(hù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：293337