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米家寨隧道施工力学及其空间效应研究

作　者: 刘元锋
导　师: 胡岱文；刘新荣
学　校: 重庆大学
专　业: 岩土工程
关键词: 浅埋偏压施工灾害数值分析施工力学空间效应
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国西部大开发战略的深入实施及高速公路交通事业的迅猛发展,山岭公路隧道的建设呈现出精彩纷呈的局面,小净距浅埋偏压隧道便是其中的重要类型。本文以山西省忻州至保德线米家寨隧道为工程背景,通过理论分析、现场实测、数值模拟相结合的方法,研究和探讨该类型隧道易发生的施工灾害现象、围岩压力分布特点、施工力学特性及其影响因素、隧道开挖时开挖面的空间约束效应及开挖时隧道间的相互影响。研究工作和成果如下:(1)根据山西省米家寨隧道的工程实践,结合该隧道的监控量测成果,列举和分析了该隧道施工期间发生的灾害现象,并提出浅埋偏压隧道病害处治方案。(2)归纳总结偏压小净距隧道的计算方法,对浅埋偏压小净距隧道围岩压力进行分析,分别计算研究覆盖层厚度变化和地表坡度变化时围岩压力分布特征及其变化规律。(3)建立二维弹塑性数值模型,计算和分析浅埋偏压小净距隧道分别在覆盖层厚度变化、地表坡度变化时隧道的施工力学特性及其变化规律,并对比不同施工方法对围岩及支护结构的影响。当覆盖层厚度增大时,隧道周边总体围岩压力随之增大而总体偏压效应减小;当地表坡度增大时,深埋测隧道围岩压力显著增大而偏压效应更加明显;此外,较台阶法、CRD法及环形开挖法,采用双侧壁导坑法施工时对开挖后围岩应力重分布更为有利且围岩(尤其是拱部)受扰动较小。(4)建立三维弹塑性数值模型,对米家寨隧道进行施工过程模拟,研究浅埋偏压小净距隧道施工力学特性,重点分析隧道施工过程中开挖面的空间约束作用。对开挖时的隧道纵向变形规律、隧道开挖的合理步距及双线隧道开挖面的合理间距作出分析,得出开挖面作用在纵向表现为半弯宆约束,横向表现为环形约束;在米家寨隧道中,开挖面对纵向20m以内围岩具有一定的空间约束作用,左右线隧道开挖面纵向合理间距应不小于20m且开挖的合理步距应控制在2.5m以内。(5)结合现场实测、理论分析及数值模拟的结果,对软弱围岩地区浅埋偏压小净距隧道施工过程中的薄弱环节提出几点建议。

米家寨隧道施工力学及其空间效应研究

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