地下水問題一直以來是隧道施工和運(yùn)營過程中不可避免的難題,淺埋大斷面黃土隧道中由于圍巖水環(huán)境的變化而導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)開裂的案例不勝枚舉,因此研究隧道圍巖中水環(huán)境的變化對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響具有重要意義。本文依托黃延隧道某淺埋大斷面黃土隧道工程實(shí)際,提出簡化的分析模型,通過有限差分軟件FLAC3D對(duì)大斷面黃土隧道施工期流固耦合效應(yīng)及其影響因素進(jìn)行了分析,探討了隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形規(guī)律。而后,對(duì)隧道運(yùn)營期可能出現(xiàn)的圍巖增濕劣化、蠕變和凍脹等外界水環(huán)境變化下二次襯砌的受力變化規(guī)律進(jìn)行了研究,主要研究成果及結(jié)論如下:(1)拱部整體下沉是大斷面黃土隧道圍巖的主要變形規(guī)律,地下水對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響較大,考慮耦合效應(yīng)影響小于不耦合效應(yīng) 隨著地下水位和埋深的增大以及偏壓傾角的減小,圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和受力均在增大,埋深對(duì)圍巖壓力影響最大,偏壓傾角次之,地下水位影響最小。(2)考慮隧道上覆圍巖增濕劣化影響時(shí),二次襯砌應(yīng)力均近似呈線性增長,襯砌邊墻、拱腳和拱底等部位均為受力最不利位置。增濕范圍對(duì)二次襯砌受力的影響明顯大于增濕程度。(3)考慮隧道開挖后圍巖塑性區(qū)處黃土在不同含水率條件下產(chǎn)生蠕變作用時(shí),襯砌拉應(yīng)力呈現(xiàn)出先減小后增大最后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律,壓應(yīng)力則為先增大后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律。襯砌軸力和彎矩的變化規(guī)律與應(yīng)力相一致,且均在隧道運(yùn)營10年時(shí)趨于穩(wěn)定。含水率一定時(shí),襯砌應(yīng)力隨埋深增大而增大。埋深一定時(shí),襯砌應(yīng)力隨含水率增大而減小。(4)考慮隧道圍巖凍脹作用時(shí),得出襯砌不同部位應(yīng)力整體上隨著凍脹率、凍結(jié)壁厚度、凍脹時(shí)間的增大而增大,隨著襯砌剛度和厚度的增大而減小,由襯砌最不利位置拱腳部位的壓應(yīng)力影響程度可將眾影響因素按由大到小的順序排列如下:凍脹率凍脹時(shí)間凍結(jié)壁厚度襯砌剛度襯砌厚度。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U452.11
【部分圖文】：

１緒論??１緒論??１．１研究背景??我國是一個(gè)人１４眾多、地質(zhì)復(fù)雜、山川丘陵占地２／３以上的發(fā)展中國家。０改革丌放??政策實(shí)施以來，中國經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展大繁榮，人民生活水平得到了極大地改善，中國城??市化進(jìn)程達(dá)到了前所未有的高度。經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，交通當(dāng)先行ｆ交通建設(shè)發(fā)展的重要性足以??顯現(xiàn)＝十二五規(guī)劃明確要求要加快中西部地Ｍ交通建設(shè)和促進(jìn)現(xiàn)代城際城市交通發(fā)展。隧??道作為交通建設(shè)中的重要組成部分，近些年來？直保持著突飛猛進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，這「４以從??隧道建設(shè)的數(shù)量和里程上得以論證。閣１－１中ｕ、ｂ）分別給出了不同年份Ｆ中國公路和??鐵路隧道的建設(shè)和發(fā)展現(xiàn)狀，據(jù)統(tǒng)計(jì)截１卜．２０１６年底，中圍公路隧道建設(shè)１５１８１處，里程達(dá)??１４０３９．７ｋｍ，比２０１５年分別增加Ｕ?７５處和１３５５，８ｋｍ。中國在建和規(guī)劃建設(shè)的鐵路隧道正在??與Ｒ俱增，預(yù)計(jì)截至２０２０年底，中國投入運(yùn)營的鐵路隧道總景將達(dá)到１．７萬座，總長將突??破２萬ｋｍ，中國將成為隧道工程的超級(jí)大國［１－２］。??１６ＨＵ?１４?ｍ，?１６?棚??

巧６＾１粉質(zhì)粘土、Ｔ３ｙ強(qiáng)弱風(fēng)化砂巖。隧道大部分處于地卜ＶＫ位以ｈ洞身以ＱＰ＋ｐ１粉質(zhì)??粘土為主，隧道斷面設(shè)〖丨？采用復(fù)合式襯砌，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)Ｈ？參數(shù)如表２－１所示，隧道斷而與??支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖２－２所示。??表２－１支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)??Ｔａｂ．２－１?ｔｈｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ??錨桿?鋼筋網(wǎng)?鋼拱架??—￣￣＾????Ｃ２０?噴射?Ｃ２５?鋼筋??＾?■＾一型號(hào)＿漏土厚度麵土厚度??ｍ?ｍｍ?Ｍ?ｍ?ｃｍ?ｃｍ??Ｖ?級(jí)?５?２２?１?２Ｘ２?１２５ａ?６?３１?６０??３１ｃ？Ｓ噴射混凝土??Ｌ＾ＯＯ，?ｍ?＾?６０ｃｍ厚橈筑鋼筋混凝土襯砌???１５７３?Ｊ??圖２－２隧道斷面設(shè)計(jì)圖??Ｆｉｇ．?２－２?ｔｕｎｎｅｌ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｄｅｓｉｇｎ??２．４數(shù)值模擬說明??２．４．１模型建立及參數(shù)選取??（１）模型建立??１５??

（ａ）圍巖網(wǎng)格?（ｂ）支護(hù)結(jié)構(gòu)??圖２－３?＿巖４支護(hù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分閔??Ｐｉｇ．?２－３?Ｔｈｅ?ｍａｐ?ｏｆ?ｍｅｓｈｉｎｇ?ｏｆ?ｓｕｉｒｏｕｎｄｉｎｇ?ｒｏｃｋ?ａｎｄ?ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ?ｓｔｍｃｔｕｒｅｓ??（２＞參數(shù)選取??由黃延隧道地勘和設(shè)ｉｌ？資料出發(fā)，參考已有的室內(nèi)試驗(yàn)研究成果和相關(guān)的手冊(cè)［Ｓ９］與??規(guī)范得出圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)參數(shù)如表２－２所示。針對(duì)初期支護(hù)計(jì)算彈模的取值??方法，目前主要分為等效法和模擬法等效法核心是將鋼拱架的彈性模量通過面枳等??效折算給噴射混凝土，模擬法則是詳細(xì)的考慮了鋼拱架的設(shè)計(jì)參數(shù)，兩種方法分別按式??（２．２０）、（２．２１）計(jì)取。??Ｅ?＝?｛ＥｃＡ＋ＥａＡａ）�。�?｛２．２０）??五?＿?ｙｊｉｉ＾ｉｈｏｔ５?＋?１?＾：ｈｏｔ?￣?＾ｓｈｏｆ＾ｉＵｆｉ?＾?ａ?］￣?（，，１）??＂扼ａ?一??當(dāng)噴射混凝土厚度小于３〇Ｃｍ時(shí)，折箅法算出來的等效彈性模暈大于等效方法計(jì)算值，??兩種ｉｔ兌方法在噴射混凝土厚度為３０￣４０ｃｍ時(shí)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2857856