本文關(guān)鍵詞：凍結(jié)法在極軟巖水工隧洞中解困TBM的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國水利建設(shè)正處于跨越式發(fā)展時期,甘肅省內(nèi)大量水利工程建設(shè)也在快速推進。隨著TBM(全斷面隧道掘進機)掘進技術(shù)的不斷進步,水工隧洞作為引水、輸水的重要建筑物,在水利工程中運用日益廣泛。而隧洞在掘進過程中,由于地質(zhì)條件.操作失誤等因素,難免會出現(xiàn)卡機、圍困等問題。人工地層凍結(jié)法作為一種新興的地層加固技術(shù),以其獨特的優(yōu)勢逐漸被工程界接受、重視并廣泛應(yīng)用。然而,凍結(jié)法在水工隧洞以及在TBM解困方面的應(yīng)用尚屬首次,值得我們深入研究。本文以甘肅省引洮供水一期工程(簡稱引洮一期)總干渠7#隧洞TBM解困段為研究背景,借助大型有限元分析軟件ANSYS14.0,針對人工凍結(jié)法地面豎直凍結(jié)和洞內(nèi)水平凍結(jié)在地層中形成的溫度場進行研究。同時,基于考慮相變的熱固耦合理論,在溫度應(yīng)力和重力共同作用下實施脫困后,對開挖面關(guān)鍵點處的位移變化進行研究并對凍結(jié)時間進行優(yōu)化。主要有以下研究工作和成果結(jié)論：1.對甘肅省引洮供水一期工程總干渠7#隧洞TBM解困段工程地質(zhì)勘查資料和補勘洞段隧洞圍巖工程地質(zhì)條件進行分析,結(jié)合工程區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境背景、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、地層巖性和工程地質(zhì)參數(shù)等基礎(chǔ)地質(zhì)資料,得出進行模型分析計算所用的各項基本參數(shù)。2.研究了人工凍結(jié)過程中先豎直凍結(jié)后水平凍結(jié)情況下凍土的發(fā)展過程和形成規(guī)律。分析了冷媒溫度和土體含水率對凍結(jié)壁溫度場的影響。在有內(nèi)熱源和多種邊界約束的情況下,用考慮相變潛熱的平面各向同性導(dǎo)熱控制微分方程對溫度場的數(shù)學(xué)模型做以揭示。3.對現(xiàn)階段人工地層凍結(jié)法熱固耦合研究現(xiàn)狀進行綜合闡述,并采用Mises塑性強化準(zhǔn)則及Prandtl-Reuss流動法則,對塑性區(qū)的應(yīng)力～應(yīng)變增量關(guān)系進行求解。同時考慮土體發(fā)生相變后,其物理力學(xué)參數(shù)彈性模量和泊松比的變化并進行求解。4.運用大型有限元分析軟件ANSYS14.0對溫度場進行模擬。對人工凍結(jié)分別進行115d、116d、125d、150d、180d、245d時,凍結(jié)鋒面的發(fā)展、等溫線的變化、凍土帷幕的形成等進行模擬分析,得出的模擬溫度值與實際監(jiān)測的基本一致,為以后采用凍結(jié)法進行TBM解困形成溫度場提供技術(shù)參考。5.對TBM解困段在凍土帷幕的保護下進行解困作業(yè)引起位移場、應(yīng)力場的變化進行模擬。在設(shè)計條件下,即人工凍結(jié)進行245d后解困作業(yè)可確保施工的安全,開挖面各關(guān)鍵點處位移在安全規(guī)范之內(nèi)。6.對實施解困作業(yè)前人工凍結(jié)時間進行優(yōu)化。分別對在凍結(jié)進行115d、145d、195d、215d后即進行解困作業(yè)進行模擬。在凍結(jié)115d、145d、195d后進行解困作業(yè)時,開挖面關(guān)鍵點處位移較大,不符合安全規(guī)范；但在凍結(jié)215d后進行解困模擬時,由于凍結(jié)較充分,凍土帷幕已有足夠的維護凍結(jié)時間,開挖面關(guān)鍵點處位移已在安全規(guī)范范圍之內(nèi),解困作業(yè)可安全進行,但此結(jié)論只可作為參考。
【關(guān)鍵詞】：TBM解困段 人工凍結(jié)法 數(shù)值模擬 溫度場 應(yīng)力場 熱固耦臺 凍結(jié)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV554
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-15
• 1.1 研究背景和意義7-9
• 1.2 國內(nèi)外應(yīng)用及研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國外現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀10-12
• 1.3 TBM被困原因及解困方法簡介12-13
• 1.4 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線13-15
• 1.4.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.4.2 技術(shù)路線14-15
• 第二章 凍結(jié)壁的發(fā)展規(guī)律和數(shù)值模擬15-27
• 2.1 凍土概述15-19
• 2.1.1 凍土成分15
• 2.1.2 凍土物理力學(xué)特性15-19
• 2.2 凍土形成過程19-21
• 2.3 凍結(jié)壁溫度場的影響因素21-22
• 2.3.1 土體凍結(jié)溫度21
• 2.3.2 未凍水含量21-22
• 2.4 凍結(jié)溫度場的數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.5 凍結(jié)壁內(nèi)平均溫度23-24
• 2.6 溫度場與應(yīng)變場的耦合24-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 第三章 引洮工程7~27-38
• 3.1 引洮供水一期工程概況27-28
• 3.2 引洮供水一期工程特點28-29
• 3.3 引洮7~#隧洞工程概況29-34
• 3.3.1 工程位置29-30
• 3.3.2 地形地貌30
• 3.3.3 水文地質(zhì)30-31
• 3.3.4 隧洞工程地質(zhì)31-34
• 3.4 引洮7~#隧洞凍結(jié)施工段概況34-37
• 3.4.1 工程概況34
• 3.4.2 施工要求34-35
• 3.4.3 水文氣象和工程地質(zhì)35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 TBM解困段人工凍結(jié)施工模擬及分析38-48
• 4.1 有限元分析軟件ANSYS14.0簡介38
• 4.2 計算模型建立38-41
• 4.3 溫度場參數(shù)選取41-42
• 4.4 溫度場模擬結(jié)果及分析42-47
• 4.4.1 溫度場形成過程42-45
• 4.4.2 溫度場分析45-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 TBM解困作業(yè)熱固耦合及方案分析48-58
• 5.1 TBM解困作業(yè)48-50
• 5.1.1 解困作業(yè)應(yīng)具備的基本條件48-49
• 5.1.2 凍土開挖49-50
• 5.2 ANSYS14.0熱固耦合分析方法50
• 5.3 熱固耦合模型建立及參數(shù)選取50
• 5.4 計算結(jié)果分析50-57
• 5.4.1 設(shè)計方案51-52
• 5.4.2 比較方案52-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 結(jié)論與展望58-61
• 6.1 結(jié)論58-59
• 6.2 研究展望59-61
• 參考文獻61-66
• 致謝66-67
• 作者簡介67-68
• 導(dǎo)師簡介68-69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王麗霞;胡慶立;凌賢長;蔡德所;徐學(xué)燕;;青藏鐵路凍土未凍水含量與熱參數(shù)試驗[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2007年10期

2 周揚;周國慶;;土壤凍結(jié)水熱耦合有限容積模擬研究[J];巖土工程學(xué)報;2010年03期

  本文關(guān)鍵詞：凍結(jié)法在極軟巖水工隧洞中解困TBM的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：342698