【硕士】浅埋偏压既有隧道衬砌变异影响因素分析【2008】

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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：西南交通大学　　学位年度： 2008年　　浅埋偏压隧道常常由于设计、施工以及辅助措施不当，造成隧道衬砌在运营期间发生病害变异，但目前对偏压隧道衬砌病害的整治方法并没有针对其发生的根本原因进行治理。因此，对偏压隧道衬砌变异的影响条件进行分析，以指导衬砌变异病害整治。　　本文对稳定地形偏压隧道衬砌变异的影响条件进行研究分析，研究方法为采用有限元软件对稳定地形偏压隧道衬砌变异的各个影响因素进行模拟计算分析，同时采用正交试验数据处理方法对试验数据进行分析。　　本文应用正交试验理论，进行模拟分析实验设计及数据处理分析，采用ANSYS软件对各组实验模型进行有限元计算分析。有限元计算包括平面模型计算和三维模型计算，其中平面模型分析了浅埋偏压隧道地形条件、围岩条件和二次衬砌条件，确定各分析因素对偏压隧道衬砌变异影响的主次关系和变化趋势；三维模型计算主要分析衬砌开裂情况、分析因素的影响情况和衬砌位移与围岩压力的关系。通过本文的分析，得出以下结论：　　1)正交实验设计方法能够有效的减少试验分析工作量，且试验分析结果能够代表全面试验分析的效果；　　2)在针对地形条件的平面模型计算分析中主要研究了地形坡度和隧道最小埋深两个影响因素，通过分析发现两个因素对隧道偏压均有较大影响，特别是最小埋深小于15m，地形坡度大于1：1．5时，两个因素对隧道偏压影响较大，而且需要考虑浅埋侧岩土体的稳定性问题；但是当最小埋深大于等于30m时，隧道受到偏压荷载作用的影响较小；　　3)在围岩条件分析中，主要分析围岩密度、围岩变形模量、围岩泊松比、围岩内摩擦角和围岩粘聚力，其中围岩的变形模量对衬砌位移和衬砌应力的影响最大；因此在偏压隧道病害治理过程中，应采取有效方法控制围岩变形模量大小：　　4)通过三维模型的计算分析和数据回归分析发现，衬砌位移与围岩压力之间存在一定的函数关系；　　

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