本文關(guān)鍵詞：既有隧道在下穿新建隧道影響下的力學(xué)特性研究

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【摘要】：城市化水平的提高帶來了地下空間的快速發(fā)展,地下立交的出現(xiàn)解決了交通擁擠的問題。而地下立交通常處于城市繁華地段、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、臨近建筑物多、人員密集、隧道線路之間縱橫交錯(cuò),因此必然會(huì)帶來與施工相關(guān)的一系列問題,例如隧道臨近建筑物施工,兩并行隧道的施工,新建隧道上跨既有隧道,新建隧道下穿既有隧道等近接施工問題。本文站在前人的肩膀上,以規(guī)劃中的重慶朝天門兩江隧道工程為依托,采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,分析討論新建隧道正交下穿既有隧道的動(dòng)態(tài)施工過程以及在不同中夾巖厚度條件下,既有隧道發(fā)生的一系列力學(xué)行為的變化規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)系統(tǒng)介紹了近代以來隧道近接施工的研究方法,得出數(shù)值模擬、理論研究、試驗(yàn)研究相結(jié)合是較合理的方法。總結(jié)了近接施工隧道開挖力學(xué)的基本原理,理論上分析了隧道在開挖過程中的應(yīng)力、位移的變化、有支護(hù)狀態(tài)下的應(yīng)力分區(qū)以及支護(hù)對(duì)洞室周邊位移的影響。理論分析得出隧道開挖后,拱頂?shù)南鲁廖灰拼笥趥?cè)壁發(fā)生的位移,圍巖條件是劃分隧道開挖影響區(qū)域的一個(gè)重要因素。(2)有限元模擬新建隧道正交下穿既有隧道的動(dòng)態(tài)施工過程,主要分析了既有隧道縱向典型斷面上的變化規(guī)律,包括拱頂、拱底的豎向位移和拱腰的水平位移,交叉部位圍巖應(yīng)力變化和支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩變化情況。既有隧道拱底圍巖出現(xiàn)拉應(yīng)力,且在新建隧道開挖至交叉部位時(shí),此時(shí)拉應(yīng)力最大。既有隧道拱腰處圍巖壓應(yīng)力在新建隧道通過交叉部位前增大,通過交叉部位后減小。既有隧道斷面距離交叉部位越近,其受到開挖的影響越大。(3)有限元模擬新建隧道在三種中夾巖厚度條件下正交下穿既有隧道過程,分析其對(duì)既有隧道典型斷面上的位移、軸力、彎矩的影響以及交叉部位圍巖的應(yīng)力變化情況。兩隧道之間的中夾巖厚度對(duì)既有隧道拱頂?shù)呢Q向位移影響較大。中夾巖厚度越小,既有隧道各斷面軸力變化越大。從既有隧道的拱底和拱腰發(fā)生的位移的角度來說,兩隧道的中夾巖厚度較大時(shí),新建隧道的開挖對(duì)既有隧道的影響區(qū)域大,但是力度小;兩隧道的中夾巖厚度較小時(shí),新建隧道的開挖對(duì)既有隧道的影響區(qū)域小,但是力度大。(4)探討了交叉隧道預(yù)加固技術(shù),重點(diǎn)闡述三種中夾巖的加固技術(shù)及其作用機(jī)理,包括小導(dǎo)管注漿、系統(tǒng)錨桿、水平貫通預(yù)應(yīng)力錨桿,最后給出了交叉隧道施工中夾巖的加固建議措施。
【關(guān)鍵詞】：新建隧道 既有隧道 數(shù)值模擬 中夾巖厚度 力學(xué)特性
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U451
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-29
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外工程研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 工程實(shí)踐10-15
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 地下近接工程研究方法16-26
• 1.3.1 經(jīng)驗(yàn)分析17-20
• 1.3.2 模擬試驗(yàn)20-22
• 1.3.3 數(shù)值模擬22-24
• 1.3.4 理論研究24-25
• 1.3.5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)25
• 1.3.6 研究方法小節(jié)25-26
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線26-29
• 1.4.1 研究的主要內(nèi)容26
• 1.4.2 技術(shù)路線26-29
• 第二章 隧道開挖力學(xué)基本原理29-41
• 2.1 概述29-30
• 2.2 近接度的劃分30-31
• 2.3 隧道開挖力學(xué)一般原理31-38
• 2.3.1 隧道開挖后的彈性二次應(yīng)力狀態(tài)31-32
• 2.3.2 隧道開挖后的位移狀態(tài)32-33
• 2.3.3 隧道開挖后形成塑性區(qū)的二次應(yīng)力狀態(tài)與分布33-36
• 2.3.4 開挖后有支護(hù)的三次應(yīng)力狀態(tài)與分區(qū)36-37
• 2.3.5 支護(hù)阻力對(duì)隧道周邊位移狀態(tài)的影響37-38
• 2.4 地下工程的受力特點(diǎn)38-39
• 2.5 本章小節(jié)39-41
• 第三章 新建正交下穿隧道對(duì)既有隧道影響的三維數(shù)值模擬41-71
• 3.1 數(shù)值模擬基本理論41-42
• 3.2 三維有限元模型的建立42-44
• 3.2.1 模型邊界的選取42-43
• 3.2.2 確定開挖工序43
• 3.2.3 隧道結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算參數(shù)43-44
• 3.3 結(jié)果分析44-69
• 3.3.1 位移變化分析44-51
• 3.3.2 圍巖應(yīng)力變化分析51-53
• 3.3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力變化分析53-64
• 3.3.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩變化分析64-69
• 3.4 本章小節(jié)69-71
• 第四章 不同中夾巖厚度下新建隧道開挖對(duì)既有隧道影響的三維數(shù)值模擬71-101
• 4.1 概述71
• 4.2 建立有限元模型71-72
• 4.3 結(jié)果分析72-100
• 4.3.1 位移變化分析72-82
• 4.3.2 圍巖應(yīng)力變化分析82-85
• 4.3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力變化分析85-93
• 4.3.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩變化分析93-100
• 4.4 本章小節(jié)100-101
• 第五章 交叉隧道施工加固技術(shù)研究101-109
• 5.1 交叉隧道預(yù)加固技術(shù)101-102
• 5.2 交叉隧道中夾巖加固技術(shù)102-106
• 5.2.1 中夾巖加固技術(shù)作用機(jī)理103-104
• 5.2.2 中夾巖加固技術(shù)的比較104-106
• 5.2.3 施工建議106
• 5.3 交叉隧道施工存在的問題與發(fā)展趨勢(shì)106-107
• 5.4 本章小節(jié)107-109
• 第六章 結(jié)論與展望109-111
• 6.1 結(jié)論109-110
• 6.2 本文的不足與展望110-111
• 致謝111-113
• 參考文獻(xiàn)113-117
• 在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果117

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