【碩士】客運(yùn)專線大斷面黃土隧道施工力學(xué)及支護(hù)設(shè)計(jì)理論研究【2008】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　隨著國內(nèi)大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施的投資建設(shè)，西部將建設(shè)一大批大斷面黃土隧道。先期建設(shè)的鄭西鐵路客運(yùn)專線包含大量黃土隧道，其單洞開挖斷面達(dá)170m2，為我國黃土歷史上第一，且黃土地層具有特殊性和軟弱性，工程難度大。我國目前尚無相關(guān)工程的施工與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，缺少規(guī)范的指導(dǎo)，因此對其施工技術(shù)和支護(hù)理論的研究顯得尤為迫切。本文依托該工程，率先對大斷面黃土隧道的力學(xué)行為展開研究，主要開展了以下工作：　　1．通過調(diào)查和分析客專黃土圍巖的特殊性質(zhì)，指出黃土的結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度可概括為雙線性屈服準(zhǔn)則，而垂直節(jié)理可視為遍布節(jié)理，兩者在新、老黃土中具有不同的賦存狀況和發(fā)育程度。　　2．提出應(yīng)按考慮黃土特性的雙線性本構(gòu)模型進(jìn)行黃土隧道的力學(xué)分析，結(jié)果認(rèn)為，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要影響塑性區(qū)和位移量值，對形態(tài)影響不大，而垂直節(jié)理對深、淺埋黃土隧道的位移模式與破壞形態(tài)有很大影響?！　?．采用三維數(shù)值仿真方法，并結(jié)合試驗(yàn)工點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究了大斷面黃土隧道中雙側(cè)壁、CRD、弧形導(dǎo)坑法的施工力學(xué)動態(tài)，揭示出深、淺埋皆為不利情況，開挖前圍巖位移釋放率高、支護(hù)位移量大、早期變形快、持續(xù)時間長、支護(hù)受力大等是其主要特點(diǎn)；給出了施工監(jiān)測控制基準(zhǔn)值，指出淺埋應(yīng)按變形控制，深埋應(yīng)按變形與受力雙重標(biāo)準(zhǔn)控制?！　?．針對三種工法提出改進(jìn)與優(yōu)化，并進(jìn)行了力學(xué)驗(yàn)證?！　?．針對黃土圍巖中錨桿的拉拔試驗(yàn)，修正了基于剪滯理論的錨桿軸力與剪力計(jì)算式，并用于評價(jià)錨桿一圍巖界面強(qiáng)度；基于中性點(diǎn)理論研究了錨桿一黃土圍巖的相互作用機(jī)制，指出圍巖不同部位的變形模式是錨桿作用與受力大小的決定性因素?！　?．采用數(shù)值分析與現(xiàn)場1：1原型支護(hù)試驗(yàn)結(jié)果，對系統(tǒng)錨桿在黃土隧道中的錨固效果進(jìn)行了研究，指出拱部錨桿作用小，邊墻錨桿有一定作用?！　?．根據(jù)黃土的結(jié)構(gòu)性及噴射混凝土硬化，建立了支護(hù)鋼架+噴混組合體的平面受力分析方法，得出快速硬化條件下格柵+噴混與型鋼+噴混支護(hù)能力相當(dāng)。　　8．采用三維分析方法，對型鋼與格柵在大斷面黃土隧道中的支護(hù)機(jī)制與支護(hù)能力進(jìn)行了分析，指出兩者的主要差別在于對水平位移的約束上，而對約束拱部的整體沉降差別不大?！　?．采用現(xiàn)場1：1原型支護(hù)試驗(yàn)結(jié)果對格柵與型鋼的支護(hù)性能進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)快速硬化條件下兩者差距不大，均可在斷面黃土隧道中采用?！　?

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