【摘要】：近年來,隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高,人們對于道路通行的要求也越來越高,為了確保公路的通行順暢,對于隧道公路的運輸量的期望逐漸變大。在某些中心區(qū)域,普通的雙向四車道隧道已然無法符合當前行車要求。通行能力最經(jīng)濟直接的方法即對既有公路隧道實行擴挖,從而形成新的小凈距隧道。本文在復(fù)變函數(shù)理論和巖石力學(xué)原理的指導(dǎo)下,以大帽山、荊西隧道為依托,分別利用統(tǒng)一強度理論和折線法對小凈距隧道進行求解,確定了小凈距隧道的塑性區(qū)、松動圈半徑,并分析了中間主應(yīng)力、內(nèi)摩擦角以及黏聚力等因素對塑性區(qū)半徑、松動圈厚度的影響;同時對大帽山監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深入挖掘,分析了CD法擴挖時隧道空間約束和掘進距離之間的關(guān)系;最后將理論結(jié)果同荊西隧道地質(zhì)雷達檢測松動圈結(jié)果以及Abaqus三維數(shù)值模擬結(jié)果對比驗證其正確性,對于小凈距隧道的施工提供解析計算支持。取得了以下主要結(jié)論:1.將小凈距隧道中巖柱塑性區(qū)不重疊的極限塑性區(qū)半徑定義為塑性區(qū)貫穿半徑,考慮中間主應(yīng)力的影響,采用統(tǒng)一強度準則和Schwarz交替法,對小凈距隧道的彈塑性狀態(tài)進行分析,推導(dǎo)出小凈距隧道塑性區(qū)半徑的解析表達式。通過算例,分析了中間主應(yīng)力、內(nèi)摩擦角和黏聚力對理論解的影響。2.應(yīng)用經(jīng)典塑性力學(xué)理論確定的小凈距距隧道圍巖松動圈存在一些問題,這影響小凈距隧道支護設(shè)計的合理性。采用塑性折線法和Schwarz交替法,推導(dǎo)出小凈距隧道圍巖松動圈半徑的精確解。進行了各向同性均質(zhì)地層中小凈距隧道松動圈半徑、內(nèi)摩擦角與圍巖質(zhì)量水平方面的研究,并將理論結(jié)果同地質(zhì)雷達檢測松動圈結(jié)果進行對比,兩者較為吻合。3.基于大帽山小凈距隧道擴挖的監(jiān)測數(shù)據(jù),對小凈距隧道擴挖掌子面空間變形和掘進距離的關(guān)系展開了研究,并將所得擬合曲線同3類LDC曲線作對比,分析了相鄰導(dǎo)坑對擴挖隧道的影響。4.為了探究突水突泥隧道圍巖松動圈變化特征,以三明荊西隧道為工程背景,采用地質(zhì)雷達進行現(xiàn)場實測,獲得了荊西隧道典型區(qū)段兩種主要巖性斷面松動圈圖像,發(fā)現(xiàn)突水突泥災(zāi)害部位所對應(yīng)圍巖松動圈較無災(zāi)害部位明顯擴大,受到周圍迂回導(dǎo)坑影響,圍巖松動圈最大處由右側(cè)拱肩向拱腰處轉(zhuǎn)移。5.基于ABAQUS三維數(shù)值模擬軟件對小凈距隧道擴挖過程進行研究,分析原位擴挖隧道施工引起的圍巖力學(xué)特性,判定松動圈的大小,分析開挖步驟對圍巖縱向變形曲線、地表沉降的影響。
【圖文】：

圖 1.1 白云隧道塌方事故圖 1.2 天馬山隧道塌方事故1.2 研究背景大帽山隧道地處沈海高速公路泉州至廈門標段[ 1 ]。其設(shè)計的擴挖形式為將左洞擴挖為單向 4車道，在左、右隧道中間新建一個單向 4車道隧道，最后對左側(cè)既有隧道進行擴挖，使得左側(cè)隧道重心軸線向左移動 3.14m,3個不同隧道之間的平面布置圖見下圖 1.3 所示。

圖 1.2 天馬山隧道塌方事故1.2 研究背景大帽山隧道地處沈海高速公路泉州至廈門標段[ 1 ]。其設(shè)計的擴挖形式為將左洞擴挖為單向 4車道，在左、右隧道中間新建一個單向 4車道隧道，最后對左側(cè)既有隧道進行擴挖，使得左側(cè)隧道重心軸線向左移動 3.14m,3個不同隧道之間的平面布置圖見下圖 1.3 所示。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U452

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張勝軍;牛建春;高家平;丁亞恒;;深埋巷道圍巖工程地質(zhì)特征及松動圈厚度測試[J];煤炭技術(shù);2015年10期

2 陳秋南;趙磊軍;謝小魚;賀成斌;曹運江;;淺埋偏壓大跨花崗巖殘積土小凈距隧道合理間距研究[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年09期

3 吳濤;戴俊;杜美利;武宇;高玉柱;楊凡;鄒清祺;;基于聲波法測試技術(shù)的巷道圍巖松動圈測定[J];煤礦安全;2015年01期

4 孟波;靖洪文;朱譚譚;;西部侏羅系軟巖巷道松動圈演化機理模型試驗[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2014年06期

5 陸偉;陳皓;李小青;;小凈距隧道施工工序的數(shù)值模擬分析[J];公路;2014年10期

6 曹平;陳沖;張科;蒲成志;劉濤影;;金川礦山深部巷道圍巖松動圈厚度測試與分析[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年08期

7 高家平;張勝軍;丁亞恒;;城郊礦深部延伸巷道圍巖松動圈實測及數(shù)值模擬[J];金屬礦山;2014年07期

8 宋萬鵬;吳立;李波;韓旭;;統(tǒng)一強度理論下非均勻應(yīng)力隧洞圍巖抗力系數(shù)[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年16期

9 屈施展;張金松;張恒亮;;地質(zhì)雷達測試技術(shù)在煤礦的應(yīng)用[J];煤礦安全;2014年02期

10 平雯;周傳波;夏志強;劉楊波;;不同地應(yīng)力條件下巷道圍巖松動圈演化研究[J];金屬礦山;2014年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 彭念;原位擴建隧道圍巖力學(xué)響應(yīng)機理研究[D];重慶大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 夏峰;地下洞室圍巖松動圈影響因素分析[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2009年

2 孫有為;地下洞室的幾何性質(zhì)對松動圈的影響[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2006年

，

本文編號：2635662