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坞石隧道及富溪双连拱隧道稳定性有限元分析研究

作　者: 龚小陶
导　师: 刘宝林
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 断裂破碎带 双连拱隧道 支护设计 有限元 现场监测
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 255次
引　用: 4次
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内容摘要


本文依托桐-黄高速公路坞石隧道和富溪双连拱隧道工程,通过工程地质勘察,现场监测,有限元分析等方法研究了坞石隧道在穿越断裂破碎带施工过程中围岩压力与变形变化特征及其稳定性,同时对富溪双连拱隧道在穿越 II 类软弱地层施工过程中的应力、应变场的变化特征及其稳定性进行了研究。首先,本文分析了公路隧道稳定性研究现状,其中包括隧道稳定性的理论和实验研究现状,并进一步分析了影响隧道稳定性的各项因素。其次,本文以坞石隧道为例提出了在断裂破碎带中建立隧道模型的方法,以及在破碎带中有限元模拟中围岩参数取值的基础,并对隧道围岩的质量和稳定性进行了评价,仿真了在某特定破碎带中施工的全过程,对支护形式和方案提出了合理的建议。再次,本文对双连拱隧道的发展和施工工艺进行了分析,针对复杂地层条件下双连拱拱结构的稳定性、围岩与支护结构的受力进行理论分析,论文阐述了双连拱隧道的断面、洞口、支护结构和防排水等设计方法。最后,论文结合桐-黄高速公路富溪双连拱隧道,研究国内外连拱隧道的施工控制工艺和方法,总结成功的经验与失败的教训,分析连拱隧道施工方法的合理性及可能造成的影响,提出和桐-黄高速公路连拱隧道的相关施工方法。分析了富溪双连拱隧道在穿越软弱地层施工工程中的应力应变特征。通过现场监测,跟踪收集施工信息,借助位移量测、应力应变量测等手段,获得实验数据,根据原位测试和现场监测的结果对连拱隧道施工过程中的各种信息进行反分析,并根据分析结果验证模拟、修正设计、指导施工,提出合理的信息化施工方法。论文与工程紧密结合,立足于围岩稳定性方法研究,指导与反馈于生产实践,具有较强的现实意义和较高的参考价值。

全文目录


第一章 绪论  8-11
  1.1 选题的来源及研究意义  8-9
  1.2 研究背景  9
  1.3 本文主要研究内容与研究方法  9-11
第二章 公路隧道围岩稳定性研究现状  11-19
  2.1 隧道围岩稳定性影响因素分析  11-14
  2.2 隧道围岩稳定性理论研究现状  14-17
  2.3 隧道围岩稳定性试验研究现状  17-19
第三章 断裂带区坞石隧道围岩稳定性三维数值模拟  19-38
  3.1 数值模拟工具的比选  19-27
    3.1.1 隧道工程中常用的数值模拟技术  19-22
    3.1.2 本文选用模拟工具及简要介绍  22
    3.1.3 3D-σ常用屈服条件讨论  22-27
  3.2 施工过程仿真分析  27-29
    3.2.1 仿真分析的几点说明  27-28
    3.2.2 计算模型的选取  28
    3.2.3 计算模型的参数的选取  28-29
  3.3 有限元分析模型建立与说明  29-30
  3.4 隧道开挖后围岩稳定性特征研究  30-36
    3.4.1 隧道开挖方案  30-31
    3.4.2 应力场的特征  31-34
    3.4.3 应变场的特征与监测结果  34-36
  3.5 隧道支护结构设计建议  36-38
第四章 双连拱隧道发展和施工工艺分析  38-50
  4.1 双连拱隧道的发展及特点  38-39
  4.2 双连拱隧道常用开挖方法介绍  39-41
    4.2.1 三导洞法  40
    4.2.2 中导正洞台阶法  40-41
    4.2.3 中导正洞全断面法  41
  4.3 双连拱隧道中隔墙处理工艺  41-47
    4.3.1 中隔墙设计方案  42-44
    4.3.2 中隔墙施工工艺  44-46
    4.3.3 中隔墙设计施工经验  46-47
  4.4 双连拱隧道防排水施工工艺  47-50
    4.4.1 防排水体系及渗漏水原因  47
    4.4.2 洞口防排水  47-48
    4.4.3 中隔墙顶防排水  48
    4.4.4 洞内防排水  48-50
第五章 富溪双连拱隧道围岩稳定性分析  50-66
  5.1 富溪双连拱隧道围岩概述  50-52
  5.2 模型采用屈服准则和相关讨论说明  52-53
  5.3 计算模型  53-55
  5.4 有限元模拟结果与分析  55-61
  5.5 有限元模拟结果与监测结果对比分析  61-66
    5.5.1 监测项目及布置  61-62
    5.5.2 中导洞有限元模拟结果与监测结果对比分析  62-63
    5.5.3 侧导洞有限元模拟结果与监测结果对比分析  63
    5.5.4 监测结果及非线性回归分析  63-64
    5.5.5 部分选测监测结果分析  64-66
结论及展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-72

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 隧道工程 > 隧道结构理论
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