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黄土连拱隧道双侧壁导坑法施工关键技术研究

作　者: 丁燕平
导　师: 张学富
学　校: 重庆交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 黄土地区连拱隧道双侧壁导坑法数值模拟有限元力学行为施工工艺
分类号: U455.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着我国经济不断发展，西部战略深化，基础建设不断向西部等地推进，尤其是作为推动区域经济的大动脉的高速公路网络建设不断往西部地区蔓延。随着高速公路网络进入青海、甘肃、山西等黄土地区，黄土隧道也不断出现。同时，由于受到地形、地质、线性等因素制约，连拱隧道在黄土地区仍得到运用。但由于黄土具有湿陷性、强度低等特点，其次，连拱隧道具有跨度大等特殊特点，两者结合使黄土连拱隧道具有特殊的力学行为。目前，国内外黄土连拱隧道施工一般采用双侧壁导坑法，虽然都对黄土连拱隧道有一定的研究，但未形成系统成果，因此开展黄土连拱隧道双侧壁导坑法关键技术研究是十分必要且具有现实意义的。本文依托山西青凉寺隧道工程，采用数值模拟进行隧道施工弹塑性有限元分析，研究不同条件下隧道各部分的力学行为。主要问题包括：不同掘进长度、不同围岩等级、不同埋置深度、不同芯墙厚度、不同跨径条件下安全性能评价，得到相应条件下施工关键技术。通过有限元数值模拟分析可知：①掘进长度为4m时，位移变形、应力均比掘进长度为2m大，说明掘进长度增大，增加连拱隧道施工难度。②围岩等级不同，隧道施工力学行为改变显著。③埋深越大，自重应力越大，则相应的隧道所受应力越大。④不同芯墙厚度对位移变形、受力影响较小。⑤跨径对隧道施工影响较大，三车道位移变形明显，应力增大显著。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 引言  7
  1.2 国内外研究现状  7-10
  1.3 主要研究内容  10-11
第二章有限元理论运用  11-15
  2.1 有限元理论  11-12
    2.1.1 基本假设  11
    2.1.2 本构模型选择  11-12
    2.1.3 建立有限元模型  12
  2.2 ANSYS 模拟隧道施工过程  12-13
    2.2.1 模拟初始地应力  12
    2.2.2 模拟隧道开挖支护  12-13
  2.3 模型及边界条件  13-15
第三章黄土连拱隧道双侧壁导坑法掘进长度影响研究  15-34
  3.1 前言  15
  3.2 掘进长度对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响分析  15-32
    3.2.1 位移变形分析  15-20
    3.2.2 围岩应力分析  20-23
    3.2.3 初支应力分析  23-26
    3.2.4 二衬应力分析  26-28
    3.2.5 锚杆轴力分析  28-30
    3.2.6 临时支撑力分析  30-32
  3.3 本章小结  32-34
第四章围岩等级对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响研究  34-67
  4.1 前言  34-35
  4.2 不同围岩对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响分析  35-65
    4.2.1 位移变形分析  35-41
    4.2.2 围岩应力分析  41-46
    4.2.3 初支应力分析  46-52
    4.2.4 二衬应力分析  52-56
    4.2.5 锚杆轴力分析  56-59
    4.2.6 临时支撑力分析  59-65
  4.3 本章小结  65-67
第五章埋深对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响研究  67-100
  5.1 前言  67-68
  5.2 埋深对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响分析  68-99
    5.2.1 位移变形分析  68-74
    5.2.2 围岩应力分析  74-79
    5.2.3 初支应力分析  79-85
    5.2.4 二衬应力分析  85-89
    5.2.5 锚杆轴力分析  89-93
    5.2.6 临时支撑力分析  93-99
  5.3 本章小结  99-100
第六章芯墙厚度对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响研究  100-133
  6.1 前言  100
  6.2 芯墙厚度对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响分析  100-132
    6.2.1 位移变形分析  100-106
    6.2.2 围岩应力分析  106-112
    6.2.3 初支应力分析  112-118
    6.2.4 二衬应力分析  118-122
    6.2.5 锚杆轴力分析  122-125
    6.2.6 临时支撑力分析  125-132
  6.3 本章小结  132-133
第七章不同跨径对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响研究  133-155
  7.1 前言  133
  7.2 跨径对黄土连拱隧道双侧壁导坑法影响分析  133-154
    7.2.1 位移变形分析  133-137
    7.2.2 围岩应力分析  137-141
    7.2.3 初支应力分析  141-145
    7.2.4 二衬应力分析  145-147
    7.2.5 锚杆轴力分析  147-149
    7.2.6 临时支撑力分析  149-154
  7.3 本章小结  154-155
第八章结论与展望  155-157
  8.1 结论  155
  8.2 进一步研究展望  155-157
致谢  157-158
参考文献  158-160
在学期间发表的论著及取得科研成果  160

黄土连拱隧道双侧壁导坑法施工关键技术研究

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