【硕士】黄土隧道洞口段支护结构力学特性研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：长安大学　　学位年度： 2009年　　为了研究黄土公路隧道洞口段支护结构的力学特性，以国道主干线青岛～银川陕西境吴堡至子洲段高速公路刘家坪2号隧道为依托，结合隧道的地质条件和工程条件，在隧道洞口段选择了三个断面作现场试验研究，其中一个是套拱断面，另外两个是Ⅵ级围岩断面。在所选择的三个断面中布设了测试元件，对黄土隧道洞口段的套拱基座压力、钢拱架应力、混凝土应力、锚杆应力、纵向连接筋应力、围岩压力、喷射混凝土应力、初期支护与二次衬砌间的接触压力、二次衬砌混凝土应力、二次衬砌钢筋应力等，随着时间的变化规律及其分布特性，进行了现场监控量测，并应用有限元软件(MIDAS／GTS)，对黄土隧道施工过程中洞口段支护结构的力学特性，进行了有限元数值模拟分析，而后将实测值与计算值进行了对比分析。主要研究成果包括：　　1、隧道洞口段支护结构中的套拱和管棚支护结构的支护作用明显，其力学状态较为复杂，套拱受力主要来自于管棚，套拱中钢拱架、喷射混凝土的受力皆受管棚受力状态的影响，其规律性受空间效应影响较大。　　2、测试及计算结果表明，在隧道洞口段施工中，拱部下沉最终值大于净空收敛最终值，因此，施工中控制拱部下沉非常重要。　　3、洞口段在钢架支护条件下，拱部锚杆受压，与设计目的不符，建议取消拱部系统锚杆，加强锁脚锚杆；初期支护中纵向连接筋受力较大，表明其对防止钢架发生扭曲变形，保护和加强支护的整体性有很好的作用，这对隧道的稳定和安全施工是很有利的，应在设计与施工中得到足够的重视。　　4、洞口段的监测结果表明，二次衬砌在冬季受拉应力，且应力值较大，建议在黄土隧道洞口段及短隧道的二次衬砌中配筋。　　5、有限元分析结果的应力分布规律与实测数据吻合较好，但其数值大小却有一定差距，这也反映了岩土工程的复杂多变性。　　本文的研究成果对黄土隧道洞口段的设计和施工，具有指导意义和参考价值。　　

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