本文關(guān)鍵詞：仰拱開挖對軟巖隧道圍巖的穩(wěn)定性影響

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【摘要】：近幾年,我國高速鐵路迅速崛起,由此帶來了眾多大斷面隧道。對于穿越軟弱圍巖地質(zhì)條件的高速鐵路大斷面隧道,仰拱開挖不當(dāng)容易誘發(fā)隧道塌方災(zāi)害,仰拱開挖已經(jīng)成為隧道施工中的關(guān)鍵性控制工序。鑒于仰拱開挖對整個隧道的穩(wěn)定性起著重大的影響,本文通過大量文獻(xiàn)調(diào)研,歸納分析了軟巖隧道塌方災(zāi)害特征及影響因素,在此基礎(chǔ)上分析了仰拱開挖對軟巖隧道塌方災(zāi)害的影響。利用數(shù)值分析方法深入研究了有無仰拱、仰拱一次性開挖長度以及仰拱閉合距離對隧道圍巖的穩(wěn)定性影響。依托實(shí)際工程,并采用數(shù)值分析與現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了仰拱開挖對軟弱地層大斷面隧道圍巖變形的影響。主要研究內(nèi)容包括：通過對隧道塌方災(zāi)害特征進(jìn)行深入研究,歸納總結(jié)了軟巖隧道的塌方災(zāi)害特征,并將導(dǎo)致軟巖隧道塌方的影響因素歸納概括為工程地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)條件及施工條件。通過對仰拱施工導(dǎo)致隧道塌方的影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析,闡明了仰拱開挖引起圍巖失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)理�；谒淼罃嗝娉叽缧�(yīng),對比分析了Ⅳ～Ⅵ級圍巖條件下平底隧道和仰拱隧道的圍巖位移場、塑性區(qū)范圍、初期支護(hù)受力以及錨桿受力情況,數(shù)值分析結(jié)果表明：施設(shè)仰拱可以有效抑制隧底隆起變形及圍巖塑性區(qū)擴(kuò)展,改善初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),且圍巖條件越差,仰拱的支護(hù)作用越明顯。借助FLAC3D數(shù)值分析軟件,首先對比分析了Ⅳ～Ⅵ級圍巖條件下不同仰拱一次性開挖長度對隧道開挖面前后圍巖變形、開挖面附近屈服區(qū)域范圍的影響,從而確立了最優(yōu)化的仰拱一次性開挖長度。然后對比分析了Ⅳ～Ⅵ級圍巖條件下不同仰拱閉合距離對隧道開挖面前后圍巖變形、開挖面附近屈服區(qū)域范圍的影響,從而確立了最優(yōu)化的仰拱閉合距離。以貴廣鐵路油竹山隧道為工程背景,通過對隧道進(jìn)口段DK80+815～DK80+855、 DK82+840～DK82+960的現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果和數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)測值與數(shù)值計(jì)算值基本吻合,說明計(jì)算模型能夠較好地模擬油竹山隧道實(shí)際施工情況。利用BiDoseResp函數(shù)對隧道DK80+815斷面的拱頂下沉監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,并利用回歸方程分析仰拱開挖對隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。
【關(guān)鍵詞】：軟弱圍巖 仰拱 開挖長度 閉合距離 FLAC3D
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U451.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 選題背景與研究意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 主要研究內(nèi)容11-12
• 1.4 研究技術(shù)路線12-13
• 第2章 軟巖隧道塌方災(zāi)害特征及影響因素分析13-22
• 2.1 軟巖隧道塌方災(zāi)害特征13-15
• 2.1.1 軟弱圍巖的含義及其工程特征13-14
• 2.1.2 軟弱圍巖的塌方災(zāi)害特征14-15
• 2.2 軟巖隧道塌方災(zāi)害影響因素分析15-19
• 2.2.1 工程地質(zhì)條件16
• 2.2.2 設(shè)計(jì)條件16-17
• 2.2.3 施工條件17-19
• 2.3 仰拱開挖對軟巖隧道塌方災(zāi)害影響19-21
• 2.3.1 仰拱開挖造成塌方原因分析19-20
• 2.3.2 仰拱開挖導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)力學(xué)機(jī)理20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 仰拱對軟巖隧道變形及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響22-39
• 3.1 隧道計(jì)算模型的建立22-28
• 3.1.1 隧道橫斷面設(shè)計(jì)22-23
• 3.1.2 數(shù)值研究方法23-24
• 3.1.3 隧道施工方法24-25
• 3.1.4 隧道整體模型建立25-28
• 3.2 仰拱對隧道變形及結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響的對比分析28-37
• 3.2.1 洞周位移場分析28-32
• 3.2.2 塑性區(qū)分析32-34
• 3.2.3 初期支護(hù)內(nèi)力和錨桿軸力分析34-37
• 3.3 本章小結(jié)37-39
• 第4章 仰拱一次性開挖長度對軟巖隧道圍巖穩(wěn)定性的影響39-56
• 4.1 分析建模39-42
• 4.1.1 計(jì)算模型39-40
• 4.1.2 計(jì)算參數(shù)40-41
• 4.1.3 CRD法開挖過程模擬41-42
• 4.2 計(jì)算結(jié)果分析42-54
• 4.2.1 Ⅵ級圍巖仰拱開挖長度分析43-47
• 4.2.2 Ⅴ級圍巖仰拱開挖長度分析47-50
• 4.2.3 Ⅳ級圍巖仰拱開挖長度分析50-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第5章 仰拱閉合距離對軟巖隧道圍巖穩(wěn)定性的影響56-65
• 5.1 仰拱閉合對軟巖隧道穩(wěn)定性影響分析56
• 5.2 工況設(shè)置56
• 5.3 計(jì)算結(jié)果分析56-64
• 5.3.1 Ⅵ級圍巖仰拱閉合距離分析56-59
• 5.3.2 Ⅴ級圍巖仰拱閉合距離分析59-62
• 5.3.3 Ⅳ級圍巖仰拱閉合距離分析62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 工程應(yīng)用65-82
• 6.1 工程概況65-66
• 6.2 監(jiān)測技術(shù)方案66-69
• 6.2.1 監(jiān)控量測目的66
• 6.2.2 本隧道監(jiān)控量測項(xiàng)目66-69
• 6.3 監(jiān)控量測結(jié)果分析69-76
• 6.3.1 DK80+815～DK80+855段69-72
• 6.3.2 DK82+750～DK82+960段72-74
• 6.3.3 量測結(jié)果回歸分析74-76
• 6.4 DK80+800～DK80+880段數(shù)值分析76-80
• 6.4.1 計(jì)算模型76-78
• 6.4.2 監(jiān)控量測及數(shù)值計(jì)算的對比分析78-80
• 6.5 本章小結(jié)80-82
• 第7章 結(jié)論與展望82-84
• 7.1 結(jié)論82-83
• 7.2 展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參加科研情況88

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本文編號：613130