浅埋偏压连拱隧道开挖顺序与结构优化分析

论文题目: 浅埋偏压连拱隧道开挖顺序与结构优化分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 岩土工程

作者: 曹云钦

导师: 王小林

关键词: 连拱隧道,偏压,浅埋,隧道结构,开挖,有限元数值模拟

文献来源: 西安科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 浅埋偏压连拱隧道的开挖顺序和衬砌结构型式是隧道工程成败的关键环节之一,本文按地层—结构法原理建立有限元数值模型,对偏压双连拱隧道开挖顺序和结构型式进行数值分析、对比,找出最佳施工方案,并使其设计更趋合理。本文结合偏压连拱隧道工程实际,将内侧或外侧先开挖两种方案各划分为十四个工序(含一个初始应力场),对每个工序进行对比分析,得出浅埋偏压连拱隧道采用外侧先开挖产生的围岩拉应力区和塑性区、初衬位移、中墙相对位移以及二衬拉、剪应力集中区分布等均较内侧先开挖优的结论。并指出连拱隧道施工应重点控制围岩及衬砌位移量,特别应避免中墙向外侧倾倒,防止衬砌开裂。研究表明,偏压连拱隧道采用外侧先开挖有利于衬砌及围岩稳定。论文选择三种适应性较好的连拱隧道衬砌型式(整体直墙连拱、整体曲墙连拱和分层曲墙连拱)按外侧先开挖分为十四(六)个工序进行施工过程数值模拟对比、分析。研究表明,曲墙衬砌要优于直墙衬砌,整体曲墙衬砌较分层曲墙衬砌结构受力稍大,拉、剪应力集中稍明显,但衬砌位移(收敛)、围岩塑性区量略小。因此在偏压连拱隧道中应优先选用曲墙衬砌,当围岩条件较差时,维护岩体的稳定性要放在首位,应采用整体曲墙衬砌;围岩稳定性较好时,隧道设计应优先考虑采用有利于结构受力的衬砌型式,可采用分层曲墙衬砌。本文采用数值分析方法所得出的结论基本反映了浅埋偏压连拱隧道结构实际状态,可在类似大型复杂地下结构数值模拟中推广应用。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 双连拱隧道常用施工方法

1.2.2 双连拱隧道常见衬砌断面型式

1.2.3 数值分析方法的研究现状

1.3 浅埋偏压隧道有待于解决的难题

1.4 本文研究内容

2 有限元数值模型的建立

2.1 浅埋偏压隧道力学特性

2.1.1 偏压成因及设计模型

2.1.2 偏压隧道衬砌荷载的计算方法

2.2 数值模拟基本原理

2.2.1 地层结构法

2.2.2 有限元的分析过程

2.3 数值模型

2.3.1 初始应力的计算

2.3.2 本构模型

2.3.3 单元模式

2.3.4 施工过程的模拟

2.4 隧道施工的ANSYS 实现

2.4.1 ANSYS 有限元分析基本步骤

2.4.2 隧道数值计算基础理论

2.4.3 隧道施工过程的ANSYS 实现方法

3 浅埋偏压连拱隧道开挖顺序优化分析

3.1 工程概况及开挖顺序数值模型

3.1.1 工程概况

3.1.2 施工方案数值模型

3.2 结果分析

3.2.1 围岩应力场、位移场分析

3.2.2 初期支护应力、位移分析

3.2.3 中墙应力、位移分析

3.2.4 衬砌应力、位移分析

3.3 小结

4 浅埋偏压连拱隧道衬砌优化设计

4.1 连拱隧道常见衬砌的断面型式

4.2 模型建立

4.3 受力特性与稳定性分析

4.3.1 中墙应力、应变分析

4.3.2 主洞衬砌应力、位移分析

4.3.3 围岩稳定性分析

4.4 本章小结

5 结论

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录：攻读硕士期间发表学术论文及实践活动

发布时间: 2008-04-15

参考文献

[1].山区浅埋偏压连拱隧道锚喷支护的优化研究[D]. 邓统辉.中南大学2008
[2].浅埋偏压连拱隧道施工顺序及支护结构力学行为研究[D]. 王昌胜.中南大学2012
[3].浅埋偏压大跨连拱隧道安全施工技术研究[D]. 叶建虎.重庆交通大学2016
[4].浅埋偏压连拱隧道施工方案比选及结构优化[D]. 宁鹏.长安大学2008
[5].偏压边坡下软弱围岩连拱隧道稳定性数值模拟[D]. 王文光.长安大学2009
[6].偏压双连拱隧道施工力学行为研究[D]. 杨峥.西南交通大学2005
[7].复杂地质条件下连拱隧道变形规律及施工方法研究[D]. 魏英华.北京交通大学2007
[8].连拱隧道中隔墙稳定性研究[D]. 赵小聪.西安科技大学2009
[9].超大断面连拱隧道合理施工方法与支护参数优化研究[D]. 熊根贵.重庆交通大学2015
[10].大跨度连拱隧道施工方案研究[D]. 牛牟.重庆交通大学2018

浅埋偏压连拱隧道开挖顺序与结构优化分析

猜你喜欢