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复杂条件下大断面小净距隧道施工方法及荷载分布力学机制研究

作　者: 杨德升
导　师: 杨小礼
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 大断面小净距隧道数值模拟施工方案围岩压力净距
分类号: U455.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

小净距隧道中夹岩柱较薄,双洞净距较小,是介于普通分离式隧道和连拱隧道之间的一种隧道型式。小净距隧道能很好地满足特定地质、地形条件和线桥隧衔接方式,有利于线路整体线型规划和线型优化,具有明显的技术经济效果,从而得到了越来越广泛地应用。本文以广深沿江高速公路单拱四车道小净距宴岗隧道为工程背景,通过数值模拟和理论分析,对大断面小净距隧道的施工方法和力学机制作了详尽的研究,主要工作如下：(1)本文首先总结了小净距隧道的研究现状,结合宴岗隧道工程参数,利用三维快速有限差分法建立隧道模型进行数值模拟。对大断面小净距双孔隧道在不同围岩级别(Ⅲ级、Ⅳ级、V级)、不同埋深(浅埋、浅埋偏压、深埋)和不同施工方法(全断面法、台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法)下,对其拱顶沉降、仰拱隆起、洞内收敛、地表沉降及中隔墙应力位移、围岩塑性区分别进行对比分析,以求得到大断面小净距隧道在不同地质地貌条件下的最优施工方案。另外,针对小净距隧道在浅埋偏压情况下对其施工顺序及坡度变化下小净距隧道应力位移变化规律也作了相应的研究。(2)简要总结了近几年国内众多学者对单洞隧道及小净距双洞隧道围岩压力的探索研究,归纳了浅埋隧道、浅埋偏压隧道和深埋隧道不同的计算模型及计算方法,在前人研究的基础上寻找出新的计算小净距隧道(深埋隧道)围岩压力的方法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 施工方法与施工工序研究现状  9-11
    1.2.2 荷载分布力学机制研究现状  11-13
  1.3 论文的主要工作  13-15
第二章大断面小净距隧道施工方法研究  15-37
  2.1 工程概况  15-19
  2.2 浅埋公路隧道施工方法研究  19-28
    2.2.1 Ⅲ级围岩施工方法分析  20-22
    2.2.2 Ⅳ级围岩施工方法分析  22-25
    2.2.3 Ⅴ级围岩施工方法分析  25-28
  2.3 深埋公路隧道施工方法研究  28-36
    2.3.1 Ⅲ级围岩施工方法分析  28-30
    2.3.2 Ⅳ级围岩施工方法分析  30-33
    2.3.3 Ⅴ级围岩施工方法分析  33-36
  2.4 本章小结  36-37
第三章大断面小净距浅埋偏压隧道施工方法研究  37-57
  3.1 前言  37
  3.2 不同围岩级别下施工顺序研究  37-42
    3.2.1 Ⅲ级围岩施工顺序分析  37-39
    3.2.2 Ⅳ级围岩施工顺序分析  39-41
    3.2.3 Ⅴ级围岩施工顺序分析  41-42
  3.3 不同围岩级别下施工方法研究  42-50
    3.3.1 Ⅲ级围岩施工方法分析  43-44
    3.3.2 Ⅳ级围岩施工方法分析  44-47
    3.3.3 Ⅴ级围岩施工方法分析  47-50
  3.4 坡度变化下小净距隧道应力位移变化规律  50-55
    3.4.1 隧道围岩位移影响分析  50-53
    3.4.2 隧道围岩应力影响分析  53-54
    3.4.3 总结  54-55
  3.5 与实测资料对比  55
  3.6 本章小结  55-57
第四章大断面小净距隧道荷载分布力学机制研究  57-69
  4.1 前言  57-58
  4.2 普式理论及其在小净距隧道中的应用  58-60
    4.2.1 普式理论  58
    4.2.2 普式理论在小净距隧道中的应用  58-60
  4.3 楔体模型在普式平衡拱中的创新应用  60-65
    4.3.1 深埋隧道围岩压力的新算法  60-62
    4.3.2 算例分析  62-65
  4.4 大断面偏压小净距直墙式隧道围岩压力简化计算  65-68
    4.4.1 简化公式的推导  65-67
    4.4.2 地面斜坡坡度变化下围岩压力分析  67-68
  4.5 本章小结  68-69
第五章结论与展望  69-72
  5.1 结论  69-70
  5.2 展望  70-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果  78

复杂条件下大断面小净距隧道施工方法及荷载分布力学机制研究

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