【碩士】小凈距公路隧道施工中圍巖地應(yīng)力分析研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：武漢理工大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　中國地域遼闊，地形復(fù)雜，高等級公路建設(shè)中大量遇到隧道工程。山嶺隧道常常因?yàn)榈匦蜗拗?，隧道間距一般都難以滿足普通技術(shù)規(guī)范要求而采用小凈距隧道及連拱隧道等特殊結(jié)構(gòu)型式。本文以瑞(金)贛(州)高速公路九嶺隧道的施工建設(shè)為依托，采用有限元數(shù)值分析和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法針對九嶺小凈距隧道施工過程中圍巖應(yīng)力的變化進(jìn)行了下面幾個方面的研究：　　(1)本文分析了隧道圍巖應(yīng)力的分析方法，包括了巖土的初始應(yīng)力、開挖后的二次應(yīng)力、支護(hù)后的三次應(yīng)力以及偏壓狀態(tài)下圍巖應(yīng)力的分析?！　?2)本文利用有限元分析軟件ANSYS，用平面4節(jié)點(diǎn)實(shí)體線性單元模擬圍巖，用Beam3單元模擬噴混凝土，用桿單元模擬錨桿，用Beam3單元模擬二次襯砌，選取Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則模擬圍巖，采用“反轉(zhuǎn)應(yīng)力逐步釋放法”，利用殺死和激活單元來模擬九嶺隧道不同圍巖，不同施工方式，不同施工階段的開挖和支護(hù)過程。　　(3)對九嶺隧道深埋情況下Ⅲ級圍巖全斷面開挖和Ⅳ級圍巖臺階開挖兩種情況進(jìn)行模擬；對九嶺隧道出洞口V級圍巖淺埋偏壓條件下的YKl95斷面不同開挖方式進(jìn)行了模擬。模擬了淺埋偏壓條件下單洞采用CRD法開挖時四種不同工序和小凈距隧道兩種不同開挖方案，并對之比選，采用關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)測的方法找到偏壓小凈距隧道開挖過程中應(yīng)力場的變化規(guī)律；對實(shí)測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析?！　?4)簡明闡述了新奧法施工的概念和隧道監(jiān)測監(jiān)控的方法和手段。結(jié)合九嶺隧道監(jiān)測監(jiān)控項(xiàng)目，對九嶺隧道Ⅳ級和V級圍巖中的兩個斷面的實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并通過建立有限元模型求解出數(shù)值解，通過數(shù)值解和實(shí)測數(shù)據(jù)的對比分析，得到鋼弦式傳感器可以應(yīng)用于隧道圍巖應(yīng)力變化的測量，對實(shí)際施工具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。　　通過以上幾個方面的研究，可以得到：　　(1)拱腳、拱頂和中間巖柱是施工中應(yīng)該給予重點(diǎn)關(guān)注的部位；　　(2)后行隧道開挖過程中，會對先行隧道洞周應(yīng)力產(chǎn)生影響，影響的程度和圍巖的級別以及開挖方式等因素有關(guān)，圍巖巖質(zhì)越好、開挖擾動越小，對先行隧道的應(yīng)力影響越小?！　?3)偏壓小凈距隧道開挖時不同工序?qū)鷰r應(yīng)力分布存在影響，左洞及右洞的應(yīng)力場相互重疊，產(chǎn)生了復(fù)雜的應(yīng)力重分布，由于偏壓的存在，隧道圍巖最終應(yīng)力場并不對稱，深埋側(cè)隧道附近圍巖的應(yīng)力略大于淺埋側(cè)隧道圍巖，就開挖工序上說，宜采用先開挖隧道埋深小的一側(cè)較為有利?！　?4)采用臺階開挖時，在開挖下臺階并進(jìn)行支護(hù)的前后，圍巖的應(yīng)力發(fā)生了較大的變化，當(dāng)下臺階逐漸遠(yuǎn)離監(jiān)測斷面，圍巖的應(yīng)力逐漸趨于平穩(wěn)?！　?5)二次支護(hù)施作后，因?yàn)槎我r砌阻礙了圍巖和初次襯砌的變形，圍巖的應(yīng)力也發(fā)生較大的變化。　　

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