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土石交界地层隧道开挖围岩与支护结构稳定性分析

作　者: 何金峰
导　师: 阳军生；杨峰
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 隧道 土石交界地层 稳定性 数值模拟 施工控制措施
分类号: U451.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


土石交界地层作为隧道修建中经常遇到的特殊地质情况,常表现出围岩软硬不均特性,如果施工不慎或支护不当可引起塌方、支护开裂等灾害,造成工期延误、经济损失甚至人员伤亡。因此,土石交界地层隧道建设中围岩及支护结构稳定性问题显得异常重要。本文主要依托沔渡隧道和江门隧道,通过洞内位移和钢拱架内力测试及有限元软件ABAQUS模拟分析对不同类型的土石交界地层隧道围岩及支护稳定性进行分析,并以此为基础对隧道施工和支护措施进行探讨。主要内容如下：1.通过对土石交界地层隧道灾害实例收集与分析,了解土石交界地层隧道施工所面临的安全风险及其影响因素；2.收集沔渡隧道和江门隧道所遇土石交界地层资料,论述各隧道围岩软硬不均特征及分布情况。对沔渡隧道和江门隧道的洞内位移和钢拱架内力实测结果进行整理,通过单一土层、岩层和土石交界地层条件下支护位移和内力对比分析,总结土石交界地层区段不同开挖步下初期支护变形、内力分布及变化特点。同时依据测试结果对施工期间围岩稳定性和初支安全性作出评价；3.对隧道中所遇土石交界地层分布情况从横向和纵向方向进行归类,并制定模拟方案,利用有限元软件ABAQUS对不同类型土石交界地层隧道开挖进行二维或三维模拟,分析在不同类型土石交界地层下,围岩的变形、破坏特征和初期支护结构变形、内力分布情况。并对不同参数和地形条件下,围岩稳定和支护结构安全性进行评价；4.在对施工实例现场测试及数值模拟结果分析的基础上,结合测试及模拟分析成果,对土石交界地层隧道非对称支护措施和预支护措施进行探讨；同时针对土石交界地层隧道施工所遇困难,对土石交界地层隧道开挖方法和爆破控制措施进行探讨。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 问题的提出  8-10
  1.2 围岩及支护结构稳定性研究现状  10-12
    1.2.1 隧道围岩稳定性分析  10-12
    1.2.2 隧道支护结构稳定分析现状  12
  1.3 土石交界地层隧道施工和支护措施研究现状  12-13
  1.4 主要研究内容  13-15
第二章 土石交界地层隧道工程实例分析  15-47
  2.1 沔渡隧道土石交界地段施工力学特征分析  15-36
    2.1.1 隧道概况  15-16
    2.1.2 隧道土石交界地层分布及岩性特征  16-18
    2.1.3 隧道围岩与支护结构受力变形测试分析  18-36
  2.2 江门隧道土石交界地段施工力学特征分析  36-45
    2.2.1 隧道概况  36
    2.2.2 隧道土石交界地层分布及岩性特征  36-38
    2.2.3 隧道围岩与支护结构变形受力测试分析  38-45
  2.3 本章小结  45-47
第三章 土石交界地层隧道围岩稳定与支护结构变形数值分析  47-78
  3.1 隧道土石交界地层围岩分类  47-48
    3.1.1 横向分类  47
    3.1.2 纵向分类  47-48
  3.2 土石交界地层隧道数值模型建立  48-50
    3.2.1 模型建立  48-50
    3.2.2 模型材料参数选取  50
  3.3 土石交界地层隧道模拟方案  50-51
  3.4 浅埋偏压情况下围岩稳定及支护结构变形分析  51-65
    3.4.1 横向分类下围岩稳定及支护结构变形分析  51-60
    3.4.2 纵向分类各工况围岩稳定及支护结构变形分析  60-65
  3.5 深埋情况围岩稳定与支护结构变形分析  65-76
    3.5.1 横向分类下围岩稳定及支护结构变形分析  65-71
    3.5.2 纵向分类下围岩稳定及支护结构变形分析  71-76
  3.6 本章小结  76-78
第四章 土石交界地层隧道支护及施工措施探讨  78-86
  4.1 土石交界地层隧道支护措施探讨  78-82
    4.1.1 土石交界地层隧道所存在问题分析  78-80
    4.1.2 土石交界地层隧道支护措施分析及建议  80-82
  4.2 土石交界地层隧道施工控制措施  82-85
  4.3 本章小结  85-86
第五章 结论与展望  86-88
  5.1 结论  86-87
  5.2 展望  87-88
参考文献  88-93
致谢  93-94
攻读硕士学位期间发表论文及科研情况  94

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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 > 隧道围岩理论
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