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隧道预留核心土环形开挖法合理应用研究

作　者: 周路军
导　师: 尚岳全
学　校: 浙江大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 隧道核心土环形开挖合理长度埋深地表坡度
分类号: U455.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在山岭隧道建设中,软弱地层中易产生围岩失稳问题,选用合理的施工方法尤为重要。预留核心土环形开挖法具有施工较快、掌子面较稳定的优点,已应用于众多隧道,但对其合理应用的研究比较欠缺。本文针对V级和VI级围岩,采用ANSYS软件建立数值模型,计算隧道埋深20m的工况,分析核心土长度改变对围岩稳定影响,得出合理核心土长度；分析了工法在不同埋深下应用时的围岩稳定性,得出工法适用的埋深范围；改变地表坡度,研究隧道稳定性变化规律。结论如下：(1)在埋深20m的Ⅴ级围岩段,合理核心土长度为2.5-3.0m。该条件下,随着核心土长度的增加,环形掌子面塑性区范围减小,并在核心土长度大于3.5m后趋于稳定；掌子面最大纵向位移基本不变,而环形掌子面各处纵向位移略有增大；拱顶沉降变化较小。在埋深20m的Ⅵ级围岩段,合理核心土长度为2.5-3.5m。该条件下,随着核心土长度的增加,掌子面塑性区范围减小；掌子面最大纵向变形先减小后增大；拱顶沉降量不断减小,在核心土长度大于3.5m后趋于稳定。(2)工法适用于埋深不大于40m的V级围岩段。V级围岩下,随着埋深的增加,掌子面塑性区范围逐渐增大,并在埋深达到80m时塑性区贯通；掌子面纵向位移增大,且在80-160m范围内增长较快；拱顶沉降不断增大,且最大沉降值加速增加。工法适用于埋深不大于20m的Ⅵ级围岩段。Ⅵ级围岩下,随着埋深的增加,掌子面塑性区范围逐渐增大,并在埋深达到40m时塑性区贯通；掌子面纵向位移逐渐增大,且在80-160m范围内增长较快；拱顶沉降不断增大,且埋深大于20m时拱顶沉降增长较快。(3)Ⅴ级围岩下,地表坡度的变化对掌子面纵向变形影响较大,而对拱顶沉降影响较小,地表坡度为20°-40°时,掌子面稳定性差。Ⅵ级围岩下,地表坡度的变化对掌子面纵向变形影响很大,对拱顶沉降也有较大影响,地表坡度为20°-30°时,掌子面稳定性差。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
1 绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 预留核心土环形开挖法及其研究现状  12-15
  1.3 本文研究目标与方法  15-16
    1.3.1 研究目标  15
    1.3.2 研究方法  15-16
2 数值分析法及参数选取  16-26
  2.1 数值分析法  16-21
    2.1.1 常用类型  16-17
    2.1.2 ANSYS软件  17-21
  2.2 参数选取  21-26
    2.2.1 隧道断面  21-22
    2.2.2 围岩  22
    2.2.3 超前支护  22-23
    2.2.4 衬砌  23-26
3 合理核心土长度  26-34
  3.1 有限元模型与计算步骤  26-28
    3.1.1 有限元模型  26-27
    3.1.2 计算步骤  27-28
  3.2 数值模拟结果分析  28-33
    3.2.1 Ⅴ级围岩  28-30
    3.2.2 Ⅵ级围岩  30-33
  3.3 本章小结  33-34
4 埋深对工法的影响  34-43
  4.1 有限元模型与计算步骤  34-35
    4.1.1 有限元模型  34-35
    4.1.2 计算步骤  35
  4.2 数值模拟结果分析  35-42
    4.2.1 Ⅴ级围岩  35-38
    4.2.2 Ⅵ级围岩  38-42
  4.3 本章小结  42-43
5 地表坡度对工法的影响  43-50
  5.1 有限元模型与计算步骤  43-44
    5.1.1 有限元模型  43-44
    5.1.2 计算步骤  44
  5.2 数值模拟结果分析  44-49
    5.2.1 Ⅴ级围岩  44-46
    5.2.2 Ⅵ级围岩  46-49
  5.3 本章小结  49-50
6 结论与展望  50-52
  6.1 结论  50-51
  6.2 展望  51-52
参考文献  52-56
作者简历及在学期间所取得的科研成果  56

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