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大跨公路隧道施工过程空间力学效应研究

作　者: 张进华
导　师: 赵明华；袁永年
学　校: 湖南大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 大跨公路隧道无限元耦合分析空间力学效应围岩稳定性施工过程
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 263次
引　用: 7次
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内容摘要

随着我国高速公路建设的高速发展，铁路、公路隧道，特别是长大和特长隧道施工过程中洞室周边围岩的稳定性与结构受力状态的研究日益显得重要。本文结合上海至瑞丽国道主干线湖南邵阳至怀化高速公路建设中，拟建的长达7． 6公里的雪峰山隧道工程，首先介绍了隧道支护结构的常用分析计算方法；然后通过对隧道施工过程中，洞室稳定性与支护结构相互作用机理的深入分析，建立了隧道施工过程的空间计算模型，提出了采用三维弹塑性有限元-无限元耦合的数值计算方法，综合分析了隧道在不同围岩特性和围岩类别条件下，以及不同施工开挖方案等对隧道围岩整体稳定和安全性的影响，从而解决了通用有限元方法难以解决的隧道三维无限域问题；其可充分发挥有限元法在分析非线性方面的有效性和成熟性，以及无限元法在分析处理无限域和半无限域方面的精确性和简便性，为隧道施工过程中围岩的稳定性分析开辟了一条新的途径。此外，在本文理论研究的基础上开发出相应的三维弹塑性有限元-无限元耦合计算机程序，并据此分析了雪峰山隧道在不同围岩类别条件下，不同的施工开挖方案对其结构及围岩稳定性和安全性的影响，比较了相同围岩条件下各种施工方案的优劣，得出了一些有益的结论。这些研究成果可为雪峰山隧道及其它同类工程在不同的围岩地质条件中，选择最佳的施工方案提供科学的参考依据。

全文目录

中文摘要  2-3
英文摘要  3-6
主要符号及意义  6-8
第一章绪论  8-19
  1． 1 问题的提出  8-9
  1． 2 隧道支护结构概述  9-11
  1． 3 隧道支护结构分析计算方法概述  11-13
  1． 4 国内外研究现状简述  13-17
  1． 5 主要研究内容  17-19
第二章隧道支护结构的应力与变形分析  19-28
  2． 1 隧道支护结构的常用断面形式  19-21
  2． 2 支护结构与围岩相互作用的力学分析概述  21-26
  2． 3 围岩与支护结构平衡状态的建立  26-28
第三章隧道施工过程的三维数值分析方法  28-45
  3． 1 隧道三维非线性计算理论  28-36
  3． 2 三维等参单元有限元计算模型  36-39
  3． 3 三维无限元计算模型  39-43
  3． 4 耦合分析理论与方法  43-45
第四章耦合程序的编制与算例分析  45-55
  4． 1 程序的主要结构  45-50
  4． 2 程序的特点与功能  50-52
  4． 3 基本计算实例  52-55
第五章工程应用  55-68
  5． 1 概述  55
  5． 2 数值模拟分析的实施  55-58
  5． 3 洞口浅埋地段计算结果与分析  58-62
  5． 4 洞身深埋地段计算结果与分析  62-66
  5． 5 本章小结  66-68
第六章主要结论与建议  68-70
  6． 1 主要结论  68-69
  6． 2 有待更进一步研究的问题  69-70
致谢  70-71
第五章附图  71-94
参考文献  94-96

大跨公路隧道施工过程空间力学效应研究

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