【硕士】浅埋偏压错台小间距隧道应力变形分析【2007】

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内容简介

　　学科专业：土木工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：同济大学　　学位年度： 2007年　　我国地形地质条件复杂，山岭地区所占比重极大。尤其在我国云南省，94％的地貌为山区，因而云南高等级公路的建设中隧道数量多，断面形式复杂，山区峡谷地带施工还常常会遇到浅埋的情况。在浅埋条件下，地层的条件也相对较差，一般为软岩、破碎岩体或高风化岩体且带有一定的偏压。由于地形和经济等方面的因素，设计成小间距隧道形式有什么样的优势，并且在这种复杂地质条件下小间距隧道的可行性和施工特点是一个比较重要的工程问题。本文主要围绕云南罗富高速公路第三合同段的平年小间距隧道的设计施工等问题展开，重点研究浅埋小间距隧道的开挖顺序、隧道净距、错台高度、偏压和围岩状况等发生变化对隧道应力和变形的影响。本文与以往的小净距隧道研究的不同之处主要体现在有错台和净距大于O．8D(D为隧道宽度)的小间距这两点上，旨在研究对小问距隧道的设计施工提供一定的理论支持和技术依据。　　研究的内容和方法：　　(1)本文以平年隧道为工程背景，利用平面有限元分析手段计算隧道中的三个典型断面，这些断面位于V、Ⅳ级围岩条件下，埋深深度最大仅为47m，并且都是偏压隧道。通过对不同开挖顺序下对隧道的影响来分析合理的开挖顺序。　　(2)采用平面有限元数值分析方法针对小间距隧道在不同开挖顺序、错台高度、净间距、偏压角度、覆土厚度等情况下进行分析研究，探究这些条件对小间距隧道设计施工的具体影响。完成了V级围岩条件下，错台高度分别为0m、2m、4m、8m，净间距分别为008D、1．0D、1．2D、1．4D、1．6D、2．0D、2．4D、2．8D的情况下，偏压角度为lOo、150、250、300，先开挖左洞和先开挖右洞两种开挖顺序对隧道稳定性的影响。　　(3)在数值计算的基础上，借助室内模型实验和现场监测得到的结论进行对比分析，从而验证分析的正确性和可行性。　　取得的成果主要包括：　　(1)通过数值计算发现，在浅埋、偏压、错台的小间距隧道施工中，开挖顺序对整个隧道的影响要受到偏压角度、错台高度、净间距等多因素的综合制约。　　(2)通过改变错台高度分析发现，当错台高度小于4m时，先开挖右洞较好；当错台高度在4m以上时，先开挖左洞对整体稳定性较有利。在浅埋隧道的情况下，增大错台高度在一定程度上有利于增加隧道的稳定性。　　(3)随着净间距的增大，隧道开挖后的地表沉降和中间岩体的水平位移都呈减小的趋势，并且隧道间距在2．OD以上时对地表沉降的影响很小。对于间距在2．0D以下的小间距隧道，先开挖右洞产生的地表沉降最大值略大于先开挖左洞的；当间距超过2．0D后，开挖顺序对地表沉降的影响也非常小，可以忽略。　　(4)一般说来，对于有错台的小间距隧道，当间距较大时(一般大于1．4D)，开挖顺序的影响不大，可以按照一般的方法先开挖浅埋一侧的隧道；当间距较小时(通常指0．8Dq．4D之间的)，先开挖左洞优越性较好。　　(5)随着错台高度、隧道间距或者偏压角度这些参数的变化，隧道开挖后的位移值也表现了规律性的变化。　　

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