【摘要】：圍巖與支護結(jié)構(gòu)的相互作用問題一直是隧道工程穩(wěn)定性的重難點問題,影響圍巖—支護體系穩(wěn)定性的因素很多,主要有支護方式、地質(zhì)因素及支護參數(shù),掌握各影響因素變化對圍巖及支護結(jié)構(gòu)的影響對隧洞建設(shè)安全性及經(jīng)濟性有著重要的意義。本文在查閱大量有關(guān)新奧法隧道施工研究文獻的基礎(chǔ)上,總結(jié)歸納了隧道圍巖穩(wěn)定性判據(jù)及影響圍巖穩(wěn)定性的因素,對錨噴支護作用特點及機理進行了闡述;詳細(xì)介紹了有限差分法軟件FLAC3D的相關(guān)計算原理。針對山西省中部引黃工程中東干交汾靈1#引水隧洞工程概況,采用FLAC3D軟件建立了三維數(shù)值模型,借助FLAC3D內(nèi)置的結(jié)構(gòu)單元模擬了初期支護頂拱系統(tǒng)錨桿和噴射混凝土的支護作用,主要的研究工作和取得的成果如下:(1)對隧洞施工開挖后不采取任何支護措施和及時施作初期支護兩種工況進行了數(shù)值仿真分析,比較了兩種工況下圍巖變形、應(yīng)力場分布及塑性區(qū)范圍情況,得出及時施作初期支護能防止圍巖的繼續(xù)松弛和塑性區(qū)的進一步擴大。(2)詳細(xì)分析了隧洞埋深、側(cè)壓力系數(shù)、圍巖水平影響因素變化時,圍巖變形、應(yīng)力場分布、塑性區(qū)大小、初期支護受力及變形的變化規(guī)律,研究結(jié)果為同類工程的設(shè)計與施工提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。(3)本文對圍巖主要參數(shù)作了敏感性分析,得出了圍巖變形、應(yīng)力場、塑性區(qū)的最敏感因素和次敏感因素。結(jié)果表明,在進行數(shù)值分析時對φ、с兩個參數(shù)的取值應(yīng)更加重視,使計算結(jié)果更加可靠合理。(4)對初期支護參數(shù)中噴層厚度的變化對圍巖-支護體系穩(wěn)定性的影響進行了計算分析,發(fā)現(xiàn)一味地增大噴層厚度方法來提高對圍巖的支護效果,并不是很明顯,且噴層自身受力增幅明顯。因此,在噴層設(shè)計中應(yīng)合理選擇噴層厚度,不宜過大。
[Abstract]:The interaction between surrounding rock and supporting structure has always been a serious and difficult problem in the stability of tunnel engineering. There are many factors that affect the stability of surrounding rock and support system, such as support mode, geological factors and supporting parameters. It is of great significance for the safety and economy of tunnel construction to master the influence of various factors on the surrounding rock and supporting structure. On the basis of consulting a large number of literatures about the construction of the new Austrian tunneling, this paper summarizes the criteria of surrounding rock stability and the factors affecting the stability of surrounding rock, and expounds the characteristics and mechanism of bolting and shotcreting. The calculation principle of finite difference method software FLAC3D is introduced in detail. In view of the general situation of Jiao Fen Ling 1# diversion tunnel project in the central part of Shanxi Province, a three-dimensional numerical model was established by using FLAC3D software, and the supporting effect of bolt and shotcrete in the initial supporting roof arch system was simulated with the help of FLAC3D built-in structure unit. The main research work and the results obtained are as follows: (1) numerical simulation analysis is carried out on the two conditions of tunnel construction and excavation without any supporting measures and early support in time, and the deformation of surrounding rock under the two conditions is compared. The distribution of stress field and the extent of plastic zone are obtained. It is concluded that timely initial support can prevent the further relaxation of surrounding rock and the further expansion of plastic zone. (2) the variation of factors affecting the depth of tunnel, the coefficient of lateral pressure and the level of surrounding rock are analyzed in detail. The deformation of surrounding rock, the distribution of stress field, the size of plastic zone, the stress of initial support and the variation of deformation are studied. The results provide theoretical basis and guidance for the design and construction of similar engineering. (3) the sensitivity analysis of main parameters of surrounding rock is made in this paper. The most sensitive and subsensitive factors of surrounding rock deformation, stress field and plastic zone are obtained. The results show that more attention should be paid to the value of 蠁 and two parameters in numerical analysis, so that the calculation results are more reliable and reasonable. (4) the influence of the thickness of shotcreting layer in the initial support parameters on the stability of surrounding rock support system is calculated and analyzed. It is found that it is not obvious to increase the thickness of shotcrete layer to improve the supporting effect of surrounding rock, and the increase of stress on the jetting layer itself is obvious. Therefore, the thickness of spray layer should be reasonably selected in the design of spray layer, and should not be too large.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV554

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本文編號：2142588