隨著中國鐵路公路行業(yè)的飛速發(fā)展,山嶺隧道的建造量大幅增加,在隧道穿越不同地層時,隧道基底的圍巖條件一般不同,而不同基底圍巖類型所造成的隧道仰拱結(jié)構(gòu)的受力情況及破壞特征也就不同;本文通過理論分析、數(shù)值模擬與室內(nèi)模型試驗相結(jié)合的方式,對各類基底圍巖條件下的隧道仰拱受力破壞模式進行了探究,總結(jié)出了各類工況的仰拱受力破壞特征。通過對文獻及建筑規(guī)范的查閱,整理了隧道圍巖與仰拱結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算方法;建立數(shù)值計算模型分析了仰拱對隧道整體結(jié)構(gòu)的作用;歸納整理了仰拱的典型破壞模式及造成仰拱病害的影響因素。設(shè)計室內(nèi)模型試驗對隧道仰拱底部圍巖膨脹的工況進行研究,通過推導(dǎo)相似比,選擇合理的相似性材料,探究了簡易有效的加載方式來模擬隧道底部圍巖膨脹效果;使用應(yīng)變儀監(jiān)測隧道模型上各點的應(yīng)變值,再將應(yīng)變結(jié)果通過力學(xué)公式轉(zhuǎn)換為其他力學(xué)參數(shù),得出隧道在受到底部豎直向上的膨脹壓力時,隧道上各測點隨著加載壓力的增大,其相應(yīng)的應(yīng)力、軸力和彎矩都逐漸增大,相對應(yīng)的安全系數(shù)隨之下降,從數(shù)據(jù)整理結(jié)果及試驗后的模型現(xiàn)象來看,發(fā)生破壞的位置位于仰拱兩側(cè)肋部及邊墻仰拱連接處。將試驗后破壞的模型進行復(fù)原,與該工況下數(shù)值計算中推測的仰拱破壞位... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國地質(zhì)圖

圖 1.2 國家高速公路網(wǎng)隨著大量山嶺隧道的修建，一系列隧道的病害問題也隨之呈現(xiàn)出來；其中體穩(wěn)定性而修筑的仰拱結(jié)構(gòu)卻自身出現(xiàn)了許多病害現(xiàn)象，如仰拱及回填層底鼓、錯臺等現(xiàn)象，嚴(yán)重危害了隧道的施工安全及運營期的行車安全。隧巖及地質(zhì)條件差的高地應(yīng)力區(qū)時，常有隧道拱頂坍塌、圍巖大變形及隧底生；隧道底部仰拱的開裂常常是由于其所接觸的基底圍巖發(fā)生了性質(zhì)變化，或發(fā)生軟化，又或發(fā)生較大的塑性變形，而這些變化會直接導(dǎo)致隧道仰開裂甚至發(fā)生破壞；隧道仰拱病害的形成及發(fā)展過程極其復(fù)雜，與隧道圍地質(zhì)條件、地應(yīng)力狀態(tài)、隧道底部結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及施工技術(shù)等因素密切相的基底圍巖性質(zhì)條件及應(yīng)力狀態(tài)，對隧道仰拱的力學(xué)作用并不相同，現(xiàn)如構(gòu)進行理論計算時，常常將基底的圍巖壓力簡化為均布向上的荷載，而這布不均勻的情況下顯然是錯誤的，這也就需要我們研究不同基底圍巖狀況的受力模式；而受力模式的不同，其造成破壞的模式與類型也大不相同，整治處理方法當(dāng)然也有所不同，針對不同原因造成的仰拱病害問題，應(yīng)對合理的整治措施；在國內(nèi)的一些隧道工程中，面對隧道底部結(jié)構(gòu)的破壞，

2.1 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計圖(2) 仰拱開裂情況：對隧道隧底裂縫調(diào)查發(fā)現(xiàn)，填充層中部開裂嚴(yán)重（圖 2.1），裂縫寬度在 3~6mm 之間，裂縫最寬處達(dá) 11.5mm，裂隙累計長度約為 1556m。通過埋設(shè)監(jiān)測原件，檢測到隧道的底部發(fā)生隆起現(xiàn)象（圖 2.3），底鼓與拱頂下沉導(dǎo)致隧道整體變形嚴(yán)重，致使仰拱回填層發(fā)生開裂。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]膨脹性圍巖隧道底部隆起力學(xué)機理與處治技術(shù)研究[D]. 張化川.長安大學(xué) 2018
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本文編號：2993212