本文關鍵詞：百靖高速公路巖溶化圍巖對連拱隧道中隔墻變形影響研究

  更多相關文章： 巖溶 連拱隧道 數值分析 應力、位移變化規(guī)律 中隔墻 適宜長度

【摘要】：我國交通基礎設施建設正在快速進行,修建于巖溶地區(qū)的公路隧道也越來越多,連拱隧道因橋隧銜接方便、線型流暢、占地少等特點受到設計人員的青睞。但連拱隧道跨度較大導致其施工工序十分繁瑣、圍巖應力變化情況復雜,使得其在巖溶地區(qū)的應用中仍存在一些問題。本文以百(色)靖(西)高速公路上隴眉1號連拱隧道為工程依托,采用二維、三維數值模擬方法研究溶洞位置、規(guī)模以及方向對連拱隧道中隔墻的影響并提出了不同巖溶條件下中隔墻的限制長度,為在巖溶區(qū)修建連拱隧道提供參考依據。主要研究工作及成果如下：(1)建立了考慮溶洞位置的數值模型,分析了不同位置的溶洞對連拱隧道中隔墻位移的影響。結果顯示,從整體施工過程來看,對中隔墻水平位移的影響由大到小的溶洞位置依次為溶洞位于中隔墻正上方,左、右洞洞頂,中隔墻正下方以及中隔墻左、右側。對豎向位移而言,溶洞位于中隔墻上方時,產生的隆起最大；位于中隔墻下方時,產生的沉降最大。溶洞位于其它位置時,對中隔墻豎向位移影響不大。(2)建立了考慮溶洞規(guī)模的數值模型,研究了不同規(guī)模的溶洞對連拱隧道中隔墻位移的影響。結果表明,溶洞半徑越大,中隔墻水平位移越大,隆起值越大；溶洞半徑越小,中隔墻沉降值越大。(3)建立了考慮溶洞方向的數值模型,研究了不同溶洞方向對連拱隧道中隔墻位移及應力的影響。結果表明,Y軸方向溶洞對中隔墻水平位移的影響最大,其次為Z軸方向溶洞,X軸方向溶洞對水平位移的影響最小,但是對中隔墻沉降影響最大,Y軸方向溶洞,對中隔墻隆起影響最大。(4)建立了考慮隧道埋深的數值模型,研究了多種工況下,不同類型的巖溶化圍巖中,中隔墻的極限長度與坡度的關系。結果表明,針對本地區(qū)地質條件,連拱隧道在單跨10.75m,中隔墻寬3.5m,且上方有大型溶洞存在時,中隔墻不產生破壞的極限長度為60/tana (m), (a為邊坡坡角)。在該種工況下,建議使用強度判據對連拱隧道進行穩(wěn)定性判斷。在巖溶發(fā)育極強烈的圍巖中,連拱隧道在單跨10.75m,中隔墻寬3.5m時,中隔墻不產生破壞的極限長度為57/tana (m), (a為邊坡坡角)。在該種工況下,建議使用位移判據對連拱隧道進行穩(wěn)定性判斷。
【關鍵詞】：巖溶 連拱隧道 數值分析 應力、位移變化規(guī)律 中隔墻 適宜長度
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U452.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 國內外研究現狀13-19
• 1.2.1 巖溶特性13
• 1.2.2 巖溶對隧道的危害13-15
• 1.2.3 巖溶隧道研究現狀15-17
• 1.2.4 連拱隧道研究現狀17-18
• 1.2.5 圍巖穩(wěn)定性判據18-19
• 1.3 問題的提出19
• 1.4 主要研究內容和方法19-20
• 2 考慮巖溶發(fā)育條件的連拱隧道數值分析模型的建立20-30
• 2.1 MIDAS/GTS程序簡介20-21
• 2.2 工程概況21-25
• 2.2.1 工程區(qū)氣候特征22-23
• 2.2.2 工程地質條件23-25
• 2.3 數值模型的建立25-30
• 2.3.1 基本假定25
• 2.3.2 模擬初始地應力25
• 2.3.3 模型及邊界條件25-26
• 2.3.4 參數選取26-28
• 2.3.5 隧道開挖與支護過程模擬28-30
• 3 巖溶發(fā)育特征對連拱隧道中隔墻變形影響分析30-58
• 3.1 溶洞位置對連拱隧道中隔墻的影響結果分析30-37
• 3.1.1 溶洞位置對中隔墻水平位移的影響31-34
• 3.1.2 溶洞位置對中隔墻豎向位移的影響34-37
• 3.1.3 本節(jié)小結37
• 3.2 溶洞規(guī)模對連拱隧道中隔墻的影響結果分析37-43
• 3.2.1 溶洞規(guī)模對中隔墻水平位移的影響38-41
• 3.2.2 溶洞規(guī)模對中隔墻豎向位移的影響41-43
• 3.2.3 本節(jié)小結43
• 3.3 溶洞方向對連拱隧道中隔墻的影響結果分析43-57
• 3.3.1 基本假定43-44
• 3.3.2 模型及邊界條件44
• 3.3.3 隧道開挖與支護過程模擬44-45
• 3.3.4 溶洞方向對中隔墻最大主應力值的影響45-49
• 3.3.5 溶洞方向對中隔墻最小主應力值的影響49-52
• 3.3.6 溶洞方向對中隔墻水平位移的影響52-54
• 3.3.7 溶洞方向對中隔墻豎向位移的影響54-57
• 3.3.8 本節(jié)小結57
• 3.4 本章小結57-58
• 4 大型溶洞存在時中隔墻適宜長度計算分析58-74
• 4.1 模型及邊界條件58-59
• 4.2 對中隔墻應力的影響59-63
• 4.2.1 對中隔墻最大主應力的影響59-61
• 4.2.2 對中隔墻最小主應力的影響61-63
• 4.3 對圍巖應力的影響63-66
• 4.3.1 對圍巖最大主應力的影響63-64
• 4.3.2 對圍巖最小主應力的影響64-66
• 4.4 對圍巖位移的影響66-70
• 4.4.1 對圍巖水平位移的影響66-68
• 4.4.2 對圍巖豎向位移的影響68-70
• 4.5 中隔墻適宜長度確定70-72
• 4.6 本章小結72-74
• 5 巖溶發(fā)育極強烈圍巖中的中隔墻適宜長度計算分析74-86
• 5.1 對中隔墻應力的影響74-77
• 5.1.1 對中隔墻最大主應力的影響74-76
• 5.1.2 對中隔墻最小主應力的影響76-77
• 5.2 對圍巖應力的影響77-80
• 5.2.1 對圍巖最大主應力的影響77-78
• 5.2.2 對圍巖最小主應力的影響78-80
• 5.3 對圍巖位移的影響80-83
• 5.3.1 對圍巖水平位移的影響80-81
• 5.3.2 對圍巖豎向位移的影響81-83
• 5.4 中隔墻適宜長度確定83-84
• 5.5 本章小結84-86
• 6 結論與展望86-88
• 6.1 結論86-87
• 6.2 展望87-88
• 參考文獻88-92
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果92-96
• 學位論文數據集96

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本文編號：799698