本文選題：連拱隧道 + 管棚超前支護(hù)　； 參考：《重慶交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：管棚法作為淺埋暗挖工法的一種,為降低對地面活動及其他地下設(shè)施與管線的影響,近來已在地下隧道工程中得到廣泛應(yīng)用。管棚是為隧道施工所采用的一種輔助工法,主要為隧道開挖時提供臨時擋土設(shè)施,同時減少施工時對地面活動及其他地下設(shè)施與管線的影響。特別在隧道施工處覆土厚度較小但無法以明挖覆蓋方式施工的工程,管棚工法則具有其他工法所無法代替的優(yōu)勢。本文旨在熟悉管棚工法的施工特點基礎(chǔ)上,綜合利用理論解析法、數(shù)值分析法進(jìn)行系統(tǒng)研究,并結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對本項工程的地表變形進(jìn)行了全面系統(tǒng)對比分析,得出了以下一些見解:(1)在對隧道工作面上覆地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論上的探討前提下,總結(jié)了預(yù)加固結(jié)構(gòu)對地層起到的促穩(wěn)效應(yīng)、梁拱效應(yīng)、拉桿效應(yīng),揭示了其內(nèi)在作用機理;歸納了隧道圍巖壓力的計算方法,在此基礎(chǔ)上確定了淺埋偏壓隧道管棚的受力荷載,并根據(jù)文克爾提出的土介質(zhì)理想化理論建立管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型;以東山隧道為依托工程,對比分析了兩種類型下管棚的力學(xué)響應(yīng)結(jié)果,得出類型1狀態(tài)下的管棚促穩(wěn)作用優(yōu)于類型2。(2)運用有限元軟件midas gts nx對東山連拱隧道進(jìn)行仿真模擬分析,討論了隧道施工狀態(tài)下管棚、圍巖及中墻結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律及力學(xué)響應(yīng),模擬結(jié)果能基本反映出管棚預(yù)支護(hù)對地表變形的影響,實際施工前進(jìn)行必要的數(shù)值分析可掌握土體的應(yīng)力分布及位移沉降情況;對比分析了有、無管棚預(yù)支護(hù)情況下的隧道地表沉降、拱頂下沉,并通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)驗證其可靠性,分析表明管棚預(yù)支護(hù)體系在控制地表沉降和拱頂下沉方面取得良好的成效;探討了掌子面穩(wěn)定性問題及管棚預(yù)支護(hù)下的隧道掌子面圍巖縱向位移變形趨勢,得出管棚預(yù)加固區(qū)能有效抑制圍巖破壞區(qū)域向地表延伸。(3)應(yīng)用Matlab編程程序和midas gts nx數(shù)值分析軟件,對影響隧道管棚預(yù)支護(hù)效果的管棚長度、管徑大小、間排距、開挖進(jìn)尺、布置形式等因素進(jìn)行了不同工況下探討,量化分析了各參數(shù)與超前支護(hù)效能發(fā)揮之間的關(guān)系,并提供了相應(yīng)的參考值;綜合工程實際給出了一套符合淺埋暗挖隧道管棚預(yù)加固參數(shù)設(shè)計方法。
[Abstract]:As a kind of shallow underground excavation method, pipe shed method has been widely used in underground tunnel engineering recently in order to reduce the influence on ground movement and other underground facilities and pipelines. Pipe shed is a kind of auxiliary construction method used for tunnel construction, which mainly provides temporary earth-retaining facilities for tunnel excavation and reduces the influence of construction on ground activity and other underground facilities and pipelines. Especially in the tunnel construction where the thickness of the overburden is small but can not be constructed by open excavation and cover, the pipe-shed method has the advantages that can not be replaced by other engineering methods. On the basis of familiar with the construction characteristics of the pipe-shed method, this paper makes a systematic study by comprehensive use of the theoretical analytical method and the numerical analysis method, and makes a comprehensive and systematic comparative analysis of the surface deformation of the project by combining with the field measured data. The following opinions are obtained: 1) on the premise of theoretical discussion on the overlying stratum structure of the tunnel face, the paper summarizes the effect of the prestrengthened structure on the stability of the stratum, the beam arch effect and the pull rod effect, and reveals its internal action mechanism. The calculation method of surrounding rock pressure of tunnel is summarized, and on this basis, the load of tunnel pipe shed under shallow partial pressure is determined, and the mechanical model of advance support structure of pipe shed is established according to the idealized theory of soil medium put forward by Winkle. Based on the engineering of Dongshan Tunnel, the mechanical responses of two types of pipe shed are compared and analyzed. It is concluded that the stability promotion effect of pipe shed under type 1 is better than that of type 2. 2) the simulation analysis of Dongshan multi-arch tunnel is carried out by using finite element software midas gts nx. The deformation law and mechanical response of pipe shed, surrounding rock and middle wall structure in tunnel construction are discussed. The simulation results can basically reflect the influence of pipe shed pre-support on surface deformation. The stress distribution and displacement settlement of soil can be grasped by necessary numerical analysis before actual construction, and the tunnel surface settlement and vault subsidence under the condition of pre-support without pipe shed are compared and analyzed, and its reliability is verified by the field measured data. The analysis shows that the pipe-shed pre-support system has achieved good results in controlling the surface subsidence and dome subsidence, and discusses the stability of the face of the tunnel and the trend of the longitudinal displacement and deformation of the surrounding rock of the tunnel face under the pre-support of the pipe shed. It is concluded that the prereinforcement zone of pipe shed can effectively restrain the extension of surrounding rock damage area to the surface. (3) by using Matlab program and midas gts nx numerical analysis software, the length, diameter, spacing and excavation advance of pipe shed, which affect the effect of pre-support of tunnel pipe shed, are studied. The layout form and other factors are discussed under different working conditions, and the relationship between each parameter and advance support efficiency is analyzed quantitatively, and the corresponding reference value is provided. A set of parameters design method for pre-reinforcement of pipe shed in shallow-buried tunnel is given.
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.7

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本文編號：1855836