【硕士】小净距隧道的施工监控量测和围岩稳定性的数值模拟研究【2008】

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内容简介

　　学科专业：结构工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：武汉理工大学　　学位年度： 2008年　　本文以九岭小净距隧道施工进行的监控量测设计及实施为基础，获取施工过程中的现场量测信息：根据这些量测信息，依照各种经验或理论建立的准则进行围岩动态和隧道围岩一支护体系的稳定性判断，确认(调整)合理的支护时机和支护参数。本文依托九岭隧道的设计及施工，建立小净距隧道的平面计算模型，对小净距隧道进行开挖支护数值模拟计算，并着重对其位移场、应力场、喷射混凝土初期支护、锚杆轴力进行数值分析；利用三维有限元模型模拟现场所量测隧道随施工步的围岩应力、支护受力和拱顶沉降的变化特征。　　本文主要进行了以下工作：　　(1)简述了九岭小净距隧道的工程概况。　　(2)介绍了目前小净距隧道施工中常使用的施工方法：新奥法，并对新奥法基本原理以及新奥法的一般原理着重进行了阐述，然后针对不同的围岩环境提出了相应的初期支护顺序，最后从促使围岩成为承载结构的角度来分析锚杆的、喷射混凝土的协调作用。　　(3)根据依托工程的现场量测信息，通过初期支护阶段各项物理量的量测值与允许值的比较结果来对九岭小净距隧道围岩一支护系统的稳定性进行分析和判断，结果表明：隧道围岩是稳定的，支护、衬砌效果是可靠的。　　(4)通过对小净距隧道进行丌挖支护数值模拟计算，。并着重对其位移场、应力场、喷射混凝土初期支护、锚杆轴力进行数值分析，分析结果表明：该工程在施工时，变形主要集中在拱顶与仰拱底部，应力变化最明显在拱顶、拱腰和拱脚处，故应根据丌挖的情况对其进行监测工作，初期支护时，喷射混凝土的最大弯矩值以及支护锚杆的最大轴力值都出现在隧道拱脚处，因而在初期支护完成后，仰拱及二次衬砌要紧跟施作，改善其受力和变形情况，维持隧道的稳定。　　(5)根据现场具体地形条件和地质条件，利用MIDAS GTS有限元软件建模进行三维有限元数值模拟，对小净距隧道洞口段施工过程中的围岩应力、洞周位移、支护受力等进行分析，来判定现场施工的安全性和以及丌挖方案的合理性。　　尽管运用数值计算求解岩土工程问题已经为成为工程设计和施工中稳定性分析的主要依据，但是由于地下有太多的未知数，要确保隧道施工和运营安全，必须加强施工中的信息反馈，并利用反馈的信息对隧道施工进行调整。　　

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