本文關(guān)鍵詞：不同特性黃土隧道變形規(guī)律研究

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【摘要】：黃土作為地質(zhì)巖土體工程中的一種特殊土而被廣泛研究。因其具有獨特的垂直節(jié)理結(jié)構(gòu)特性且因時代成因、形成區(qū)域以及含水量不同,實際工程上與普通巖石隧道差異性大,表現(xiàn)出不同的特性。利用黃土圍巖工程特性,從含水率與液性指數(shù)出發(fā)去探討處于不同性狀的黃土隧道開挖過程圍巖位移與力學(xué)形態(tài)變化。本文通過不同組室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬結(jié)合的方法對不同特性淺埋黃土隧道開挖過程圍巖變形特征進行了系統(tǒng)研究。室內(nèi)進行相似材料正交配比試驗,重塑成不同性狀模型材料,利用相似地層材料進行室內(nèi)地質(zhì)力學(xué)模型試驗,模擬開挖過程圍巖位移和應(yīng)力場變化情況。利用FLAC 3D數(shù)值模擬進一步分析開挖過程圍巖變形規(guī)律,取得了重要成果。本文通過不同組模型試驗研究了硬塑、軟塑、流塑不同性狀黃土隧道開挖過程洞室自穩(wěn)性,空間變形形態(tài)。通過試驗和數(shù)值模擬研究了隧洞邊墻不同徑向深度水平位移和拱部豎向位移的變形及衰減情況,并對三種特性黃土隧道徑向位移衰減情況作了深入研究。研究了隧道不同部位圍巖徑向壓力,研究了圍巖隨含水率與液限變化由硬塑過渡軟塑繼而過渡到流塑狀時掌子面擠出變形發(fā)展速率、拱頂沉降與地表沉降速率以及水平收斂速率的比較。研究了三種性狀黃土隧道開挖過程洞周先行位移情況。提出了用“坍落角”判定流塑狀黃土隧道掌子面失穩(wěn)極限狀態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：隧道 黃土圍巖 變形 模型試驗 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U451
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.1.1 研究意義10-11
• 1.1.2 黃土隧道研究現(xiàn)狀11
• 1.1.3 地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究現(xiàn)狀11-12
• 1.1.4 黃土圍巖含水率變化對隧道圍巖變形形態(tài)影響的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2 黃土工程特性概述13-16
• 1.2.1 黃土分布狀態(tài)13-14
• 1.2.2 黃土的成因14
• 1.2.3 黃土的力學(xué)性質(zhì)14-16
• 1.3 黃土隧道圍巖分級16-18
• 1.3.1 圍巖分級思路和指標16
• 1.3.2 圍巖分級16-18
• 1.4 本文的研究內(nèi)容及方法18-20
• 第二章 模型試驗原理及黃土工程力學(xué)性能試驗20-35
• 2.1 引言20
• 2.2 相似理論的基本知識20-25
• 2.2.1 相似原理20-21
• 2.2.2 相似理論基本定律21-22
• 2.2.3 模型試驗相似關(guān)系的推導(dǎo)22-25
• 2.2.4 相似比及參數(shù)的確定25
• 2.3 黃土含水率指標及狀態(tài)劃分25-27
• 2.3.1 塑性指數(shù)25-26
• 2.3.2 液性指數(shù)26
• 2.3.3 不同狀態(tài)的黃土劃分標準26-27
• 2.4 黃土物理力學(xué)參數(shù)室內(nèi)試驗及模型材料參數(shù)確定27-33
• 2.4.1 黃土物理力學(xué)性能室內(nèi)試驗27-31
• 2.4.2 模型材料參數(shù)的確定31-33
• 2.5 重塑黃土模型材料的現(xiàn)場制作33
• 2.6 本章小結(jié)33-35
• 第三章黃土隧道地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究35-63
• 3.1 引言35
• 3.2 硬塑狀態(tài)黃土地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究35-40
• 3.2.1 地質(zhì)力學(xué)模型試驗裝置及制作35-36
• 3.2.2 試驗監(jiān)測元件及測點布置36-39
• 3.2.3 隧道開挖方法39
• 3.2.4 開挖過程圍巖穩(wěn)定的宏觀表現(xiàn)39-40
• 3.3 軟塑及流塑狀態(tài)黃土隧道模型試驗研究40-45
• 3.3.1 模型制作40
• 3.3.2 模型箱填土方案40-41
• 3.3.3 測點布置41-42
• 3.3.4 監(jiān)測元件及布設(shè)42-43
• 3.3.5 開挖方法43-44
• 3.3.6 支護結(jié)構(gòu)的制作44
• 3.3.7 臺階法開挖過程隧道圍巖的宏觀表現(xiàn)44-45
• 3.4 模型試驗結(jié)果及分析45-61
• 3.4.1 硬塑狀黃土隧道模型試驗結(jié)果分析45-51
• 3.4.2 軟塑狀黃土隧道模型試驗結(jié)果分析51-56
• 3.4.3 流塑狀黃土隧道模型試驗結(jié)果分析56-61
• 3.5 本章小結(jié)61-63
• 第四章 FLAC 3D隧道施工模擬理論63-68
• 4.1 引言63
• 4.2 FLAC 3D求解原理63-64
• 4.3 計算假定和模型的參數(shù)選取64-65
• 4.3.1 計算假定64-65
• 4.3.2 模型參數(shù)的選取65
• 4.4 圍巖本構(gòu)模型的選取65
• 4.5 開挖模型的模擬65
• 4.6 初期支護的模擬65-67
• 4.6.1 鋼拱架的模擬66
• 4.6.2 噴混凝土層的模擬66-67
• 4.7 初始應(yīng)力場的模擬67-68
• 第五章 黃土隧道變形規(guī)律數(shù)值模擬研究68-95
• 5.1 引言68
• 5.2 計算模型的選取及材料參數(shù)68-70
• 5.2.1 模型的建立68-69
• 5.2.2 計算假定69
• 5.2.3 模型參數(shù)選取69-70
• 5.3 監(jiān)測點布置70
• 5.4 硬塑黃土隧道數(shù)值分析70-77
• 5.4.1 圍巖內(nèi)部位移71-75
• 5.4.2 支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析75-76
• 5.4.3 塑性區(qū)分析76-77
• 5.5 軟塑黃土隧道變形分析77-83
• 5.5.1 圍巖內(nèi)部位移分析77-81
• 5.5.2 支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析81-82
• 5.5.3 圍巖塑性區(qū)分析82-83
• 5.6 流塑黃土隧道變形分析83-89
• 5.6.1 圍巖內(nèi)部位移分析84-87
• 5.6.2 支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析87-88
• 5.6.3 圍巖塑性區(qū)分析88-89
• 5.7 不同性狀黃土隧道變形規(guī)律對比分析89-93
• 5.7.1 圍巖最終變形對比89-91
• 5.7.2 隧道徑向位移衰減對比分析91-93
• 5.8 本章小結(jié)93-95
• 第六章 數(shù)值模擬與模型試驗結(jié)果對比分析95-100
• 6.1 引言95
• 6.2 洞周位移對比分析95-98
• 6.2.1 拱頂沉降變形數(shù)值模擬與試驗對比分析95-96
• 6.2.2 水平收斂變形數(shù)值模擬與試驗對比分析96-97
• 6.2.3 圍巖內(nèi)部測點位移數(shù)值模擬與試驗對比分析97-98
• 6.3 掌子面最大擠出位移對比分析98
• 6.4 最大地表沉降對比分析98-99
• 6.5 本章小結(jié)99-100
• 第七章 結(jié)論與展望100-103
• 7.1 主要結(jié)論100-102
• 7.2 展望102-103
• 參考文獻103-105
• 致謝105-106
• 個人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表論文106

【相似文獻】

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本文編號：647882