排水模式對高速鐵路隧道仰拱變形影響研究
發(fā)布時間：2022-11-03 21:24
我國地域遼闊,地質條件復雜,鐵路山嶺隧道工程建設以及運營階段常常出現各種病害,其中仰拱結構的變形在鐵路隧道中尤其突出。當前對于地下水產生的仰拱變形主要考慮的是水理作用于圍巖,由于圍巖遇水軟弱產生的破壞。但由于水的流動性和水壓的可傳遞性,隧道的襯砌結構往往要承受較高的水壓力。對于隧道仰拱在水壓力作用下產生的變形鮮有研究。弄清水壓力作用下仰拱隆起的原因以及如何選擇合理地排水模式,對減少地下水壓力對于仰拱變形的影響至關重要。本文依托擬建的川藏鐵路成康段隧道工程,采用理論解析、數值模擬以及模型試驗的方法,研究了外水作用下隧道襯砌仰拱變形成因以及不同排水模式對隧道仰拱變形的影響。主要研究成果如下:1.統(tǒng)計和分析了國內外由于水壓力作用下發(fā)生變形破壞的隧道,并識別出三個在外水作用下仰拱的變形原因。同時對目前常用的隧道排水模式進行對比分析,總結出它們的優(yōu)缺點,特別是對于富水地層仰拱的影響�；谙嚓P滲流理論,闡述了有限差分軟件FLAC3D對于流固耦合模擬的原理和過程,論證了有限差分法計算滲流場的可行性。2.通過數值模擬方法以及模型試驗對水作用下圍巖滲透系數、水頭高度以及初支與二襯之間的空隙對仰拱隆起的作...
【文章頁數】：89 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 選題背景及意義
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 隧道仰拱變形統(tǒng)計實例
1.2.2 隧道仰拱變形機理研究
1.2.3 隧道襯砌外水壓力研究
1.2.4 山嶺隧道排水模式研究
1.3 本文研究內容及方法
1.3.1 研究內容
1.3.2 研究方法
1.3.3 研究技術路線
第二章 滲流場作用下隧道仰拱變形成因識別
2.1 外水壓力作用下隧道仰拱變形成因識別
2.1.1 外水壓力作用下不同隧道仰拱變形狀況
2.1.2 外水壓力作用下隧道仰拱變形成因識別
2.2 現階段鐵路隧道不同排水模式優(yōu)缺點分析
2.3 基于有限差分法計算滲流場的基本原理
2.4 本章小結
第三章 外水作用下隧道襯砌仰拱變形成因數值模擬研究
3.1 隧道計算模型與參數設計
3.1.1 隧道計算模型
3.1.2 模型參數選擇
3.1.3 泄水孔的模擬
3.1.4 數值計算滲流場求解器的選擇
3.2 不同滲透系數對襯砌仰拱變形影響
3.2.1 工況設計
3.2.2 滲流場狀態(tài)及滲流場流速矢量分布圖
3.2.3 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
3.2.4 仰拱處位移
3.2.5 襯砌結構應力分析
3.3 不同水頭高度對襯砌仰拱變形影響
3.3.1 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
3.3.2 仰拱處位移
3.3.3 襯砌結構應力分析
3.4 初支與二襯之間的空隙對仰拱變形影響
3.4.1 模型參數選擇與工況設計
3.4.2 滲流場狀態(tài)
3.4.3 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
3.4.4 襯砌仰拱處位移
3.4.5 襯砌結構應力分析
3.5 本章小結
第四章 不同排水模式對于隧道仰拱變形影響數值模擬研究
4.1 數值模型概況
4.1.1 數值計算模型
4.1.2 模型相關參數及工況設計
4.2 數值模擬結果分析
4.2.1 滲流場狀態(tài)及滲流場流速矢量分布圖
4.2.2 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
4.2.3 襯砌位移
4.2.4 襯砌結構應力分析
4.3 本章小結
第五章 不同排水模式對于隧道仰拱變形模型試驗研究
5.1 模型試驗準備概況
5.1.1 模型試驗理論
5.1.4 模型試驗設計
5.2 試驗工況和監(jiān)測內容
5.2.1 試驗工況
5.2.2 試驗監(jiān)測內容
5.2.3 試驗步驟
5.3 模型試驗數據分析
5.3.1 襯砌水壓力
5.3.2 仰拱處位移
5.3.3 襯砌結構內力
5.4 本章小結
結論與建議
結論
不足及建議
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果
本文編號：3700651
【文章頁數】：89 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
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第一章 緒論
1.1 選題背景及意義
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 隧道仰拱變形統(tǒng)計實例
1.2.2 隧道仰拱變形機理研究
1.2.3 隧道襯砌外水壓力研究
1.2.4 山嶺隧道排水模式研究
1.3 本文研究內容及方法
1.3.1 研究內容
1.3.2 研究方法
1.3.3 研究技術路線
第二章 滲流場作用下隧道仰拱變形成因識別
2.1 外水壓力作用下隧道仰拱變形成因識別
2.1.1 外水壓力作用下不同隧道仰拱變形狀況
2.1.2 外水壓力作用下隧道仰拱變形成因識別
2.2 現階段鐵路隧道不同排水模式優(yōu)缺點分析
2.3 基于有限差分法計算滲流場的基本原理
2.4 本章小結
第三章 外水作用下隧道襯砌仰拱變形成因數值模擬研究
3.1 隧道計算模型與參數設計
3.1.1 隧道計算模型
3.1.2 模型參數選擇
3.1.3 泄水孔的模擬
3.1.4 數值計算滲流場求解器的選擇
3.2 不同滲透系數對襯砌仰拱變形影響
3.2.1 工況設計
3.2.2 滲流場狀態(tài)及滲流場流速矢量分布圖
3.2.3 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
3.2.4 仰拱處位移
3.2.5 襯砌結構應力分析
3.3 不同水頭高度對襯砌仰拱變形影響
3.3.1 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
3.3.2 仰拱處位移
3.3.3 襯砌結構應力分析
3.4 初支與二襯之間的空隙對仰拱變形影響
3.4.1 模型參數選擇與工況設計
3.4.2 滲流場狀態(tài)
3.4.3 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
3.4.4 襯砌仰拱處位移
3.4.5 襯砌結構應力分析
3.5 本章小結
第四章 不同排水模式對于隧道仰拱變形影響數值模擬研究
4.1 數值模型概況
4.1.1 數值計算模型
4.1.2 模型相關參數及工況設計
4.2 數值模擬結果分析
4.2.1 滲流場狀態(tài)及滲流場流速矢量分布圖
4.2.2 襯砌外側水壓力分布規(guī)律
4.2.3 襯砌位移
4.2.4 襯砌結構應力分析
4.3 本章小結
第五章 不同排水模式對于隧道仰拱變形模型試驗研究
5.1 模型試驗準備概況
5.1.1 模型試驗理論
5.1.4 模型試驗設計
5.2 試驗工況和監(jiān)測內容
5.2.1 試驗工況
5.2.2 試驗監(jiān)測內容
5.2.3 試驗步驟
5.3 模型試驗數據分析
5.3.1 襯砌水壓力
5.3.2 仰拱處位移
5.3.3 襯砌結構內力
5.4 本章小結
結論與建議
結論
不足及建議
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果
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