本文關(guān)鍵詞：深埋隧道施工空間效應(yīng)及施工方案優(yōu)選研究

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【摘要】：隧道的施工會使圍巖位移場與應(yīng)力場重新生成,在開挖過程中空間效應(yīng)對上述位移場與應(yīng)力場的重生成有重要影響,掌握在其影響下圍巖變形、應(yīng)力變化規(guī)律,為合理選擇施工方案提供理論基礎(chǔ),具有重要意義。因此本文將把施工過程中圍巖荷載的釋放以及施工空間效應(yīng)作為主要研究內(nèi)容。本文首先對隧道施工空間效應(yīng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,闡述了對隧道空間效應(yīng)理論的理解;其次,深入地分析了空間效應(yīng)下隧道變形力學(xué)機(jī)理;最后,結(jié)合理論分析,選取工程實(shí)例,根據(jù)隧道施工力學(xué)特性以及空間效應(yīng)理論,采用有限元分析的手段動態(tài)地模擬了隧道施工的過程,得到了以下成果:(1)建立二維彈塑性模型,對深埋大跨度隧道的開挖支護(hù)進(jìn)行彈塑性分析,并采用“虛擬支撐力法”實(shí)現(xiàn)圍巖荷載的不同程度的釋放,對不同荷載釋放率下圍巖位移、初期支護(hù)受力進(jìn)行評價(jià),掌握深埋隧道變形和應(yīng)力隨施工進(jìn)程的變化歷程。分析表明荷載不同釋放程度對圍巖變形以及襯砌結(jié)構(gòu)受力有極大影響。(2)為了直觀地研究隧道施工空間效應(yīng),建立深埋大跨度隧道三維有限元模型,以分部開挖預(yù)留核心土法為工法,動態(tài)地展示隧道施工過程。并設(shè)定某斷面為目標(biāo)斷面,研究施工過程中目標(biāo)斷面的變形、應(yīng)力變化規(guī)律,掌握深埋隧道圍巖變形和應(yīng)力隨開挖進(jìn)程的空間變化歷程。研究表明:在一定空間范圍內(nèi),不管開挖面通過目標(biāo)斷面與否,其向前推進(jìn)的過程均會給目標(biāo)斷面圍巖變形、應(yīng)力帶來影響,當(dāng)開挖面正通過目標(biāo)斷面時(shí),其帶來的這種影響達(dá)到最大。比如,當(dāng)開挖面未通過目標(biāo)斷面且距其仍有較大距離時(shí),目標(biāo)斷面圍巖開始發(fā)生變形、主應(yīng)力產(chǎn)生變化,隨二者之間距離的拉近這種改變愈加明顯,并且當(dāng)二者之間距離減小到零時(shí),目標(biāo)斷面圍巖的變形、應(yīng)力急劇發(fā)展。(3)為了維護(hù)隧道圍巖的穩(wěn)定以及保障施工安全性,必須為該工程選定最為合理的施工方案。本文從開挖方式、下臺階長度、二次襯砌施作時(shí)機(jī)三個方面,分別建立各自對應(yīng)的幾種工況進(jìn)行分析,同時(shí)仍然從圍巖變形、應(yīng)力變化以及二次襯砌受力幾個角度,探討隧道在上述三個方面因素影響下的圍巖特性,綜合三種因素,優(yōu)選施工方案。在開挖方式的選取中,以分部開挖預(yù)留核心土法、臺階分部開挖法以及導(dǎo)坑法三種工法進(jìn)行數(shù)值模擬,通過分析得出,在限制圍巖變形方面,臺階分部開挖法與其它兩種方式相比具有較大優(yōu)勢;在下臺階長度的選取中,建立了不同下臺階長度如2m、4m、6m、8m、10m五種工況進(jìn)行分析,結(jié)果表明當(dāng)下臺階長度為10m,能夠較為充分地發(fā)揮圍巖的空間效應(yīng)、及時(shí)地形成支護(hù)封閉體系,同時(shí)不發(fā)生較大的變形;在二次支護(hù)時(shí)機(jī)的選擇中,建立了二襯距下臺階0m、4m、8m、12m、16m、20m六種工況進(jìn)行分析,結(jié)果表明當(dāng)二次襯砌與隧道下臺階距離為20.0m時(shí)圍巖并未發(fā)生較大變形,且二襯所受最大主應(yīng)力較小。因此,最終選擇臺階分部開挖法作為工法,選擇10m作為下臺階長度,并且距隧道下臺階20m時(shí)施作二次襯砌。
【關(guān)鍵詞】：空間效應(yīng) 有限元分析 虛擬支撐力法 施工方案
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 選題背景與研究意義11-12
• 1.1.1 選題背景11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 地下結(jié)構(gòu)計(jì)算方法研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 隧道施工空間效應(yīng)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 對當(dāng)前隧道空間效應(yīng)研究現(xiàn)狀的評價(jià)14-15
• 1.3 研究內(nèi)容15
• 1.4 創(chuàng)新點(diǎn)15-17
• 2 隧道開挖的空間效應(yīng)及施工性態(tài)模擬基本理論17-22
• 2.1 對隧道開挖空間效應(yīng)的理解17
• 2.2 開挖面空間效應(yīng)與位移釋放系數(shù)17-19
• 2.2.1 開挖面空間效應(yīng)在橫縱斷面的表現(xiàn)17-18
• 2.2.2 位移釋放系數(shù)18-19
• 2.3 隧道施工性態(tài)模擬基本理論19-21
• 2.3.1 隧道施工性態(tài)模擬方式的選定19
• 2.3.2 數(shù)值分析基本理論19-20
• 2.3.3 有限元法常用術(shù)語20
• 2.3.4 圍巖力學(xué)模型20
• 2.3.5 有限元法解析步驟20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 深埋隧道施工空間效應(yīng)的二維分析22-56
• 3.1 概述22
• 3.2 數(shù)值模擬程序選擇（ANSYS)22
• 3.3 工程概況22-23
• 3.4 隧道設(shè)計(jì)參數(shù)23
• 3.5 本構(gòu)模型23-24
• 3.6 隧道施工二維彈塑性分析24-42
• 3.6.1 圍巖力學(xué)參數(shù)、支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)24-25
• 3.6.2 計(jì)算模型25-26
• 3.6.3 開挖方案26
• 3.6.4 計(jì)算過程26-27
• 3.6.5 計(jì)算結(jié)果分析27-42
• 3.7 考慮混凝土齡期的隧道施工二維彈塑性分析42-54
• 3.7.1 圍巖力學(xué)參數(shù)、支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)43
• 3.7.2 計(jì)算模型43
• 3.7.3 開挖方案43-44
• 3.7.4 計(jì)算過程44
• 3.7.5 計(jì)算結(jié)果分析44-54
• 3.8 本章小結(jié)54-56
• 4 深埋隧道施工空間效應(yīng)的三維分析及施工方案優(yōu)選56-86
• 4.1 隧道概況56
• 4.2 計(jì)算模型及參數(shù)56-59
• 4.2.1 計(jì)算模型56-57
• 4.2.2 隧道橫斷面設(shè)計(jì)57-58
• 4.2.3 模型參數(shù)58-59
• 4.3 開挖方式選擇與施工過程模擬59-60
• 4.3.1 開挖方式選擇59-60
• 4.3.2 施工過程模擬60
• 4.4 計(jì)算結(jié)果及分析60-69
• 4.4.1 隧道變形分析60-67
• 4.4.2 隧道圍巖應(yīng)力分析67-69
• 4.5 施工方案優(yōu)選69-84
• 4.5.1 開挖方式的選擇70-74
• 4.5.2 臺階長度的選擇74-79
• 4.5.3 二次支護(hù)時(shí)機(jī)的選擇79-84
• 4.6 本章小結(jié)84-86
• 5 結(jié)論與展望86-88
• 5.1 結(jié)論86-87
• 5.2 展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果92-93
• 致謝93-94

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3 張麗;陳東;;深埋隧道實(shí)用計(jì)算分析[J];都市快軌交通;2009年06期

4 ;長大深埋隧道(連載一)[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2012年03期

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6 曾興;;長大深埋隧道(連載三)[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2012年06期

7 李曉紅,靳曉光,王宏圖,姜德義;采動下臥煤層對深埋隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響[J];巖土力學(xué);2005年09期

8 劉劍飛;;西南地區(qū)長大深埋隧道綜合物探的應(yīng)用研究[J];鐵道建筑技術(shù);2011年S1期

9 杜靜;;某深埋隧道中的高地溫問題研究[J];山西建筑;2012年17期

10 孫毓賢;深埋隧道襯砌的抗震驗(yàn)算問題[J];鐵道建筑;1993年08期

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1 郭U_良;，

本文編號：655796