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水下小间距浅埋暗挖隧道相互影响研究

作　者: 吴帅
导　师: 冷伍明
学　校: 中南大学
专　业: 岩土工程
关键词: 水下小间距隧道相互影响现场测试数值模拟
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
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内容摘要

随着我国经济的飞速发展,公路隧道的数量日益增多,由于受特殊地形地质条件等因素的限制,传统的分离式隧道难以满足要求,小间距隧道的使用日益增多。但在我国,小间距隧道的出现和研究较晚,特别是水下小间距浅埋隧道,目前还没有较明确的规范,理论研究滞后于工程实践。因此,对水下小间距隧道进行深入的研究是具有重要理论意义和工程应用价值的。本文以长沙市浏阳河水下浅埋小间距隧道为依托,采用现场测试与有限元数值模拟相结合的研究方法,对水下小间距隧道的相互影响进行了研究。主要工作如下：(1)根据现场实际情况,制定了详细的监控量测方案。(2)对相邻两隧道进行了跟踪监控测试,获得了大量的第一手资料,包括隧道洞周收敛、孔隙水压、围岩接触压力和衬砌表面应力等数据,分析了小间距隧道施工中洞周收敛、孔隙水压、围岩接触压力和衬砌表面应力的变化规律,并判断隧道是否处于安全的工作状态。(3)采用MIDAS／GTS有限元软件根据现场实际情况建立了有限元模型。主要从双洞间距变化这个角度,对小间距隧道的相互影响进行了数模模拟,得到了不同间距下的隧道位移及围岩塑性变形。并将计算结果与现场实测结果进行对比分析。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-17
    1.2.1 水下隧道的研究现状  9-11
    1.2.2 小间距隧道的研究现状  11-15
    1.2.3 现场测试的研究现状  15-16
    1.2.4 数值模拟的研究现状  16-17
  1.3 研究目的和意义  17
  1.4 主要研究内容及研究方法  17-18
第二章浏阳河隧道工程概况  18-26
  2.1 隧道概况  18
  2.2 地形地貌与工程地质概况  18-21
    2.2.1 地形与地貌  18
    2.2.2 工程地质  18-21
  2.3 气象与水文概况  21-22
  2.4 隧道主体设计概况  22-25
    2.4.1 设计标准  22
    2.4.2 主体结构设计  22-24
    2.4.3 防排水设计  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章浏阳河隧道现场监控量测及数据分析  26-58
  3.1 现场测试研究的目标  26
  3.2 现场试验元件布置方案及水位观测  26-28
    3.2.1 洞内典型测试断面布置  26-27
    3.2.2 河道水位观测  27-28
  3.3 现场测试工作  28-34
    3.3.1 测试元件埋设状态与测量目标  28-29
    3.3.2 测试元件的埋设  29-33
    3.3.3 内力及位移测试频率  33-34
  3.4 测试数据整理与分析  34-56
    3.4.1 孔隙水压力的测试分析  34-38
    3.4.2 围岩与初期支护间接触压力的测试分析  38-44
    3.4.3 钢拱架表面应变计的测试分析  44-49
    3.4.4 锚杆应变计的测试分析  49-51
    3.4.5 二次衬砌应变计的测试分析  51-55
    3.4.6 洞周位移的测试分析  55-56
  3.5 本章小结  56-58
第四章浏阳河隧道数值模拟分析  58-78
  4.1 有限元理论简介  58-61
    4.1.1 有限单元法的发展简介  58
    4.1.2 有限单元法的基本思想  58-59
    4.1.3 有限单元法的基本步骤  59-61
  4.2 岩土分析的本构关系  61-64
    4.2.1 线弹性分析  62
    4.2.2 非线性弹性分析  62
    4.2.3 弹塑性分析  62-64
  4.3 MIDAS GTS有限元程序介绍  64-65
  4.4 模型的建立  65-67
    4.4.1 计算范围  65
    4.4.2 单元类型  65-66
    4.4.3 破坏准则  66
    4.4.4 边界条件  66
    4.4.5 计算参数的选取  66-67
  4.5 小间距隧道数值模拟的基本假定  67
  4.7 双洞间距对围岩稳定性的影响  67-75
    4.7.1 拱顶下沉  67-69
    4.7.2 洞周收敛  69-71
    4.7.3 围岩塑性区特性  71-75
  4.8 数值计算结果和测试结果的对比  75-76
  4.9 本章小结  76-78
第五章结论与展望  78-80
  5.1 结论  78
  5.2 有待进一步研究的问题  78-80
参考文献  80-84
致谢  84-85
攻读硕士学位期间的论文发表情况及科研情况  85

水下小间距浅埋暗挖隧道相互影响研究

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