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太佳高速西庄隧道围岩稳定性分析及施工动态模拟

作　者: 王彩勤
导　师: 樊怀仁
学　校: 西安科技大学
专　业: 地质工程
关键词: 连拱隧道围岩稳定性 ANSYS 有限元模拟西庄
分类号: U452.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 32次
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内容摘要

论文首先从影响隧道围岩稳定性的工程地质因素入手，对西庄隧道围岩的变形破坏机制进行了分析和探讨。针对该隧道结构面和薄夹层发育且围岩具有弹塑性性质的地质特征，提出隧道的变形破坏主要受强度-应力控制，破坏方式表现为顶拱部位的张裂塌落和劈裂剥落破坏；其次，结合工程实际，考虑到西庄连拱隧道特定的工程地质条件，根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004），并对初始地应力、地下水和软弱结构面等影响因素进行修正，确定了洞室围岩岩体质量指标[BQ]值，作为围岩分级的参考指标。确定出西庄连拱隧道的围岩级别为Ⅳ、Ⅴ级；然后，通过建立弹塑性模型，应用有限元ANSYS程序对该隧道施工过程中的变形情况进行了仿真模拟，对三导洞方案修建双连拱隧道时围岩和结构的受力、变形规律进行了详细分析；最后，建立空间线弹性模型，对双连拱隧道开挖时的空间效应和左右洞的相互影响，以及中隔墙的变形和稳定性进行了模拟分析，为软岩双连拱隧道的设计与施工提供了依据和指导。

全文目录

摘要  2-3
英文摘要  3-7
1 绪论  7-14
  1.1 问题的提出  7-8
  1.2 研究目的、意义  8-9
  1.3 研究现状和存在问题  9-11
    1.3.1 国内外的研究现状及发展动态  9-11
    1.3.2 存在的问题  11
  1.4 本文研究内容、方法和技术路线  11-14
    1.4.1 本文主要研究内容  11-12
    1.4.2 研究方法与技术路线  12-14
2 工程地质背景  14-17
  2.1 工程概况  14-15
  2.2 研究区工程地质条件  15-17
    2.2.1 地形地貌  15
    2.2.2 地层岩性  15-16
    2.2.3 地质构造  16
    2.2.4 新构造运动与地震  16
    2.2.5 水文地质条件  16-17
3 西庄隧道围岩分级与稳定性工程地质评价  17-29
  3.1 隧道围岩分级目的  17
  3.2 西庄隧道围岩分级  17-21
    3.2.1 围岩分级指标  17-19
    3.2.2 西庄隧道围岩分级  19-20
    3.2.3 分级结果  20-21
  3.3 西庄隧道围岩稳定性工程地质评价  21-29
    3.3.1 隧道围岩变形破坏机制  21-24
    3.3.2 隧道围岩稳定性影响因素  24-26
    3.3.3 西庄隧道围岩稳定性工程地质评价  26-29
4 西庄隧道施工过程的平面弹塑性分析  29-47
  4.1 有限元程序ANSYS 简介  29-30
  4.2 平面弹塑性分析过程  30-32
    4.2.1 建立模型和划分网格  30-31
    4.2.2 添加荷载和求解  31-32
    4.2.3 后处理过程  32
  4.3 西庄隧道施工过程的数值模拟  32-46
    4.3.1 计算假定  33
    4.3.2 弹塑性分析选项设置  33-36
    4.3.3 西庄隧道施工过程的ANSYS 实现  36-37
    4.3.4 隧道施工过程应力分析  37-41
    4.3.5 隧道施工过程应变分析  41-46
  4.4 本章小结  46-47
5 西庄隧道施工过程的空间模拟  47-55
  5.1 空间计算模型的建立  47-48
  5.2 施工工序的简化  48-49
  5.3 计算结果与分析  49-53
    5.3.1 西庄隧道开挖面空间效应  49-50
    5.3.2 左、右洞施工的相互影响  50-51
    5.3.3 中隔墙变形及稳定性分析  51-53
  5.4 本章小结  53-55
6 结论  55-57
  6.1 结论  55
  6.2 展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-60
附录  60

太佳高速西庄隧道围岩稳定性分析及施工动态模拟

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