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软弱黄土公路隧道施工变形规律研究

作　者: 王举义
导　师: 谢永利
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 黄土隧道监控量测变形规律有限元分析
分类号: U456.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 138次
引　用: 3次
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内容摘要

随着西部大开发战略的实施及西部经济的发展,西部的交通建设也达到一个新的高潮,大量的黄土公路隧道也随之出现。为研究黄土公路隧道的变形规律,本文以丹东到拉萨国道主干线西宁过境线高速公路大有山隧道为依托,结合隧址区的工程地质条件,在施工过程中埋设地表沉降、拱顶下沉、周边位移量测测点,对隧道的变形规律进行长期跟踪监测,同时应用大型通用有限元分析软件(MIDAS-GTS),对黄土隧道的施工过程进行有限元数值仿真模拟,分别研究在不同埋深条件下,采用不同的施工方法开挖之后围岩的变形规律,即分别研究埋深20m和40m条件下交叉中隔壁发法,中隔壁法和环形开挖留核心土法三种施工方法的围岩的变形规律,通过对地表变形、拱顶沉降和周边收敛量的数据的比较分析,发现同种埋深条件下环形开挖留核心土法优于交叉中隔壁发法,交叉中隔壁发法优于中隔壁法,并给出相应条件下的推荐施工方法。结合有限元仿真分析的结果,以及现场监控量测的结果计算出隧道开挖后发生的实际位移,并根据各个施工步骤发生的位移占全部总位移的比例关系确定施工关键工序,总结围岩变形规律,为施工提供一定的科学依据和指导,确保了施工的安全。针对黄土的湿陷性,以及在新老黄土交界处易产生不均匀的工后沉降,利用有限元数值分析软件初步分析了经过加固后的地基,在三种工况下产生的拱顶沉降和仰拱沉降。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 概述  9
  1.2 黄土的基本特征  9-11
    1.2.1 地质特征  9-10
    1.2.2 黄土的节理特征  10
    1.2.3 黄土的工程特性  10-11
  1.3 文献综述  11-13
    1.3.1 黄土隧道研究现状  11-12
    1.3.2 信息化施工与监测技术研究现状  12
    1.3.3 数值分析方法研究  12-13
  1.4 隧道结构设计计算模型  13-14
  1.5 论文研究内容和方法  14-16
第二章软弱黄土隧道现场变形监控量测  16-39
  2.1 论文依托工程背景  16-22
    2.1.1 隧道横断面方案设计  16
    2.1.2 衬砌结构设计  16-17
    2.1.3 自然条件  17-18
    2.1.4 地质条件  18-20
    2.1.5 隧道工程地质评价主要结论  20-22
  2.2 监控量测概述  22-29
    2.2.1 监测的目的和意义  22-23
    2.2.2 监测方案的编制依据  23
    2.2.3 监控量测主要监测项目及方法  23-27
    2.2.4 监测频率及测点间距  27-28
    2.2.5 初期支护阶段围岩稳定性及评价标准  28-29
    2.2.6 量测数据处理与分析  29
  2.3 隧道变形时态曲线汇总及回归分析  29-38
  2.4 小结  38-39
第三章软弱黄土隧道变形特征和施工地表裂缝  39-51
  3.1 黄土的变形特征  39-40
    3.1.1 老黄土  39
    3.1.2 新黄土  39-40
  3.2 施工地表裂缝  40-44
    3.2.1 地表裂缝出现和发展规律  40-43
    3.2.2 地表沉降与开挖工序的关系  43
    3.2.3 地表沉降与拱顶下沉的关系  43-44
  3.3 黄土隧道地表变形  44-49
    3.3.1 黄土隧道地表变形  44-47
    3.3.2 地表变形原因分析  47-48
    3.3.3 黄土隧道地表变形控制及处治措施  48-49
  3.4 小结  49-51
第四章黄土隧道施工方法数值模拟  51-73
  4.1 有限元基本思想  51
  4.2 施工过程模拟方法选取及MIDAS/GTS实现  51-52
    4.2.1 施工过程模拟方法选取  51-52
    4.2.2 施工过程的MIDAS/GTS实现  52
  4.3 模型计算假定及参数的选取  52-53
  4.4 不同埋深和工法数值模拟计算结果分析  53-65
    4.4.1 CRD法施工  53-57
    4.4.2 CD法施工  57-61
    4.4.3 环形导坑留核心土法  61-64
    4.4.4 相同埋深不同施工方法的对比分析  64-65
  4.5 工后沉降与地基处理  65-71
    4.5.1 工后沉降的概念  65-66
    4.5.2 地基处理  66-68
    4.5.3 工后沉降分析  68-71
  4.6 小结  71-73
结论与建议  73-75
  主要结论  73-74
  进一步研究的建议  74-75
参考文献  75-79
致谢  79

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