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软弱黄土公路隧道支护体系受力特征分析

作　者: 曹宁全
导　师: 谢永利
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 软弱黄土公路隧道支护体系现场测试数值模拟施工工法
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国对黄土公路隧道研究取得了一些成果,但由于软弱黄土力学性能比较差,遇水时土颗粒崩解,表现为较强的湿陷性,同时黄土的区域差异性也比较大,所以新的问题不断暴露,已建隧道存在和出现各种病害,在建隧道施工过程中出现一些塌方,这些问题既影响了隧道作为快速安全交通通道的功能,又造成了人员财产损失,显然是与建设隧道的初衷相违背,这也使业内人士越来越意识到软弱黄土公路隧道建设水平的提高,最终必须依赖理论上的发展与突破,一些深层次技术问题尚需要不断探索与解决。本文以大有山隧道为依托工程,从理论上分析开挖对围岩应力及应变的影响,同时从力学角度阐述了围岩应力与支护体系受力的关系。通过大规模的现场测试,研究了一衬和仰拱围岩压力、一衬和二衬接触压力、锚杆轴力以及仰拱和二衬混凝土的应力应变,随时间变化规律及分布特性。采用大型数值模拟软件分析软弱黄土公路隧道在施工过程中,支护体系受力变化,总结其受力特征及分布规律,同时分析不同施工工法对支护体系受力的影响。综合分析,得出了施工过程中支护体系受力特征及其薄弱环节,同时指明施工工法对支护体系受力有不可忽视的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 前言  9-10
  1.2 研究背景  10
  1.3 软弱黄土公路隧道研究现状’  10-14
    1.3.1 围岩压力理论  10-11
    1.3.2 数值模拟分析  11-13
    1.3.3 工程实测分析  13-14
    1.3.4 施工方法  14
  1.4 本文研究内容  14-16
    1.4.1 现场测试研究  14
    1.4.2 数值模拟分析研究  14-16
第二章软弱黄土公路隧道支护体系受力基本理论  16-25
  2.1 隧道开挖方式  16-17
  2.2 围岩的应力变化  17-23
    2.2.1 初始的围岩应力状态  18-19
    2.2.2 开挖后的围岩应力状态  19-21
    2.2.3 支护后围岩的应力状态  21-23
  2.3 隧道支护体系受力的影响因素  23-24
  2.4 小结  24-25
第三章现场测试及结果分析  25-46
  3.1 依托工程概况  25-26
  3.2 测试内容与方法  26-28
    3.2.1 测试内容与目的  26-27
    3.2.2 测试元件埋设方法及注意事项  27
    3.2.3 测试数据处理方法  27-28
    3.2.4 测试方案  28
  3.3 测试结果分析  28-43
    3.3.1 初支受压测试结果及分析  28-34
    3.3.2 锚杆轴力测试结果及分析  34-35
    3.3.3 二衬受力测试结果分析  35-38
    3.3.4 二衬变形测试结果分析  38-43
  3.4 小结  43-46
第四章支护体系受力数值模拟分析  46-66
  4.1 基本原理  46-48
    4.1.1 有限元法简介  46
    4.1.2 分步开挖(卸载)模拟  46-48
    4.1.3 计算软件简介  48
  4.2 计算模型及参数  48-50
    4.2.1 本文的模拟说明  48-49
    4.2.2 计算模型及参数  49-50
  4.3 有限元计算结果分析  50-64
    4.3.1 浅埋杂填土段支护体系受力计算结果分析  50-56
    4.3.2 深埋段支护体系受力计算结果分析  56-61
    4.3.3 工法对支护体系受力影响计算结果分析  61-64
  4.4 小结  64-66
第五章结论与建议  66-69
  5.1 主要结论  66-68
  5.2 进一步研究的建议  68-69
参考文献  69-72
致谢  72

软弱黄土公路隧道支护体系受力特征分析

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