【硕士】基于围岩稳定性的小净距隧道支护结构分析【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　　我国地形、地质条件复杂，山岭区所占比重极大，高等级公路建设，铁路的建设中大量遇到隧道工程，由于特殊地质及地形条件的限制，隧道间距一般都难以满足普通技术规范要求，因此需要采用小净距隧道及连拱隧道等特殊结构型式。　　小净距隧道在很多方面都优于连拱隧道，因此小净距隧道最近几年在工程实际中被大量使用，小净距隧道必需考虑到围岩稳定性，同时在施工和设计中较多关键技术未能解决。诸如主体结构设计参数、爆破影响评价及控制标准、合理施工方法、监控量测体系和监控基准、长期安全性评估等。因此有必要对小净距隧道进行理论上的分析。　　本文以瑞(昌)赣(州)高速公路九岭隧道的施工建设为依托，采用有限元数值分析方法针对九岭小净距隧道围岩稳定性和支护结构进行了下面几个方面的研究：　　(1)本文分析了隧道围岩稳定性影响因素，包括了自重应力、构造应力对隧道围岩稳定性的影响。　　(2)本文从理论上就隧道开挖后的围岩弹塑性应力分布状况、位移分布状况，以及支护后围岩的应力分布和位移进行分析。　　(3)本文用ANSYS软件模拟隧道在不同的围岩条件下(III、IV、V级围岩)开挖后选取不同的支护结构(不同喷混厚度、仰拱的设置与否等)时，围岩的应力分布和拱顶沉降，并将模拟数据于实测数据对比分析模拟数据的正确性。　　(4)本文分析了初期支护和二次衬砌在采用不同的荷载分担比时，围岩的应力分布以及二次衬砌的受力情况。　　通过以上几个方面的研究得出了在不同围岩条件下小净距隧道的合理支护参数；仰拱的施设将使隧道结构的承载力提高10％左右，仰拱的设置可以改善围岩的受力状态有效减小拉应力，仰拱的设置可使隧道拱顶沉降位移减小40％左右，仰拱的施设可使隧道周边围岩的塑性区深度减小等重要结论。　　从本质上分析了载荷分担问题产生的根源是围岩载荷释放问题，通过对隧道开挖的对围岩载荷释放问题进行了深入的研究，得出V级围岩的恶劣地质条件下要尽早施作二次衬砌，使二次衬砌承担较大的荷载以减小初期柔性支护的变形。　　

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