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财神梁隧道开挖与支护衬砌结构力学行为研究

作　者: 黄湖星
导　师: 徐林生
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 深埋特长隧道支护结构稳定性初期支护二次衬砌数值分析
分类号: U455.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 80次
引　用: 1次
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内容摘要

在隧道工程的建设中,围岩与支护结构的受力特征是最引人关注也是研究得最多的课题,也是隧道建设的关键所在。在我国中、西部公路建设的高潮中,设计了许多深埋特长公路隧道,因为过去建设较少,研究成果不多,因此对深埋特长隧道围岩与支护结构进行受力分析,从而在施工中判断围岩稳定性具有重要的意义。本文通过查阅大量文献,在前人的研究成果基础上,以杭州至兰州高速公路财神梁隧道为依托,运用美国大型分析软件ANSYSY土工程分析软件进行数值模拟,对Ⅳ、Ⅴ级围岩典型断面围岩受力、变形特性及支护衬砌结构受力分析总结,得到了围岩变形的时空效应以及围岩应力、喷射混凝土层内力、钢支撑轴力以及仰拱、二次衬砌内力的情况。在对数值模拟结果分析后,得到了公路隧道施工中围岩和支护系统的受力和变形规律,可为同类工程提供有益的借鉴。主要得出内容如下:1、深埋隧道在高初始地应力、特殊岩层情况下,近水平层状结构围岩与支护结构拱顶和拱肩受力大,边墙部位受力小的分布特性。2、有限元数值模拟分析表明:在围岩整体结构较差的深埋隧道中采用台阶法开挖支护结构更稳定,而围岩整体结构较好时采用全断面法开挖,支护结构受力更均匀、合理。3、隧道位移较高的部位在边墙和拱脚处,相对较集中,是最易失稳的区域,但隧道周围的围岩都没有屈服。4、通过开展对财神梁隧道得到数值计算,得到的相关数据信息表明:围岩变形量被控制在合适的范围内,拱顶基本稳定,设计采用的支护参数是安全可行的。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-16
  1.1 工程概况  6-10
  1.2 问题提出  10-12
  1.3 隧道开挖与支护的分析方法现状  12-15
  1.4 本文研究的主要工作  15-16
第二章隧道施工力学原理  16-39
  2.1 围岩中的力学状态  16-25
    2.1.1 岩体的初应力场  16-20
    2.1.2 岩体的二次场  20-25
  2.2 支护与围岩共同作用力学原理  25-29
  2.3 锚喷支护的作用原理  29-34
  2.4 隧道施工模拟基本原理与过程  34-39
第三章财神梁隧道施工力学行为的数值模拟分析  39-71
  3.1 有限元数值分析基本原理  39-47
  3.2 财神梁隧道深埋段Ⅴ级围岩施工力学行为的二维数值分析  47-60
    3.2.1 ANSYS 有限元分析软件的介绍  47-48
    3.2.2 有限元分析参数的确定  48-49
    3.2.3 台阶法有限元建模分析  49-51
    3.2.4 动态施工过程的数值模拟计算与综合分析结果  51-60
  3.3 财神梁隧道深埋段Ⅳ级围岩施工力学行为的二维数值分析  60-71
    3.3.1 全断面法建立数值模型  60-62
    3.3.2 全断面法模拟结果分析  62-71
第四章结论  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-76
在学期间发表的论著及取得的科研成果  76

财神梁隧道开挖与支护衬砌结构力学行为研究

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