本文關(guān)鍵詞：基于RMR圍巖分級的公路隧道支護設(shè)計及優(yōu)化研究

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【摘要】：作為隧道大國,我國建成了各種復(fù)雜條件下的公路隧道,隧道建設(shè)經(jīng)驗豐富,卻沒有形成具有創(chuàng)造性的建造工法和完善的隧道設(shè)計理論,距離隧道強國目標(biāo)的達(dá)成還需努力。本文以在建的東歐黑山共和國南北高速公路為載體,按照新奧法的隧道建造理念,基于RMR圍巖分級方法進行Mrke隧道的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化研究。通過對比國內(nèi)與東歐地區(qū)隧道設(shè)計之間的異同,為中國企業(yè)走出國門進行隧道設(shè)計與建造提供參考,同時也可進一步豐富我國公路隧道的設(shè)計方法�；诖�,本文所做工作和獲得成果如下。(1)通過對比分析國際上在隧道設(shè)計中使用較為廣泛的的RMR, Q以及國內(nèi)常用的BQ法三種圍巖分級方法,根據(jù)前人研究結(jié)果和統(tǒng)計數(shù)據(jù),利用非線性擬合以及各圍巖物理力學(xué)參數(shù)與[BQ]和RMR之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,得到[BQ]和RMR之間以及[BQ]和Q之間的對應(yīng)關(guān)系,對比了三種圍巖分級方法,為隧道設(shè)計提供基礎(chǔ)依據(jù)。(2)分析了公路隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理,揭示不同等級圍巖中分步開挖、初期支護、二次襯砌的作用機理；使用Midas GTS有限元分析軟件對初步設(shè)計方案的初期支護結(jié)構(gòu)進行計算分析,重點分析了初期支護中的噴射混凝土、錨桿以及鋼支撐的結(jié)構(gòu)受力特性；使用Midas Civil結(jié)構(gòu)計算軟件對初步設(shè)計中二次襯砌進行結(jié)構(gòu)計算,分析二襯的受力特性及結(jié)構(gòu)的合理性；使用Unwedge軟件針對三維楔形體穩(wěn)定性進行了計算分析,提出了一套合理的隧道監(jiān)控量測方案。(3)計算發(fā)現(xiàn)初步設(shè)計初期支護結(jié)構(gòu)噴射混凝土的厚度設(shè)置合理,采用長錨桿、弱鋼架的組合形式,長錨桿的施工便捷性差,現(xiàn)場不易達(dá)到理想的支護效果,在圍巖破碎段也采用剛度較差的格柵鋼架,施工安全性無法保證,對施工進度、工程造價等方面也會帶來不必要的損失。二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)置合理,無需優(yōu)化。針對系統(tǒng)錨桿的長度和鋼拱架的型式進一步優(yōu)化設(shè)計,得到長短錨桿相結(jié)合、強鋼架的支護組合,通過計算發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的支護結(jié)構(gòu)支護效果好,同時在施工便捷性、經(jīng)濟節(jié)約等方面均有優(yōu)勢。在圍巖質(zhì)量較好的段落,關(guān)鍵塊體對隧道支護結(jié)構(gòu)的安全性具有較大影響,初步設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計的錨桿長度均可完全穿透潛在的楔形塊,得到的安全系數(shù)沒有發(fā)生變化,可見長錨桿對增加楔形體穩(wěn)定性沒有實質(zhì)意義。
【關(guān)鍵詞】：公路隧道 圍巖分級 支護設(shè)計 優(yōu)化分析
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.7
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.2 選題背景及研究意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線18-21
• 1.4.1 研究內(nèi)容18-19
• 1.4.2 技術(shù)路線19-21
• 2 隧道圍巖分級及相互關(guān)系研究21-39
• 2.1 黑山Mrke隧道工程概況21-25
• 2.2 國內(nèi)外圍巖分級體系的應(yīng)用25-36
• 2.2.1 圍巖分級指標(biāo)研究25-28
• 2.2.2 三種圍巖分級體系及其相互關(guān)系28-36
• 2.3 Mrke隧道RMR圍巖分級研究36-38
• 2.4 小結(jié)38-39
• 3 Mrke隧道支護設(shè)計39-71
• 3.1 基于新奧法及RMR分級的隧道支護設(shè)計39-44
• 3.2 Mrke隧道初步設(shè)計方案合理性分析44-70
• 3.2.1 初期支護數(shù)值計算分析45-56
• 3.2.2 二次襯砌數(shù)值計算56-61
• 3.2.3 Unwedge三維楔形體穩(wěn)定性計算61-70
• 3.3 小結(jié)70-71
• 4 Mrke隧道支護系統(tǒng)的優(yōu)化研究71-91
• 4.1 隧道支護結(jié)構(gòu)作用分析71-73
• 4.2 隧道支護系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化73-88
• 4.2.1 初期支護數(shù)值計算分析76-85
• 4.2.2 Unwedge三維楔形體穩(wěn)定性計算85-88
• 4.3 優(yōu)化支護的對比分析88-90
• 4.4 小結(jié)90-91
• 5 結(jié)論91-93
• 5.1 主要研究成果91-92
• 5.2 進一步研究的意義與應(yīng)用價值92-93
• 參考文獻93-97
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果97-101
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集101

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本文編號：545808