【碩士】復(fù)雜條件下連拱隧道信息化施工及數(shù)值模擬研究【2008】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：湖南科技大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　我國高等級公路建設(shè)中，在特殊地質(zhì)及地形條件受限制的地區(qū)，為了獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，大量選擇了連拱隧道方案。但連拱隧道所處位置地質(zhì)條件復(fù)雜、跨度大、開挖擾動(dòng)頻繁和結(jié)構(gòu)復(fù)雜不穩(wěn)定。在連拱隧道洞口邊坡偏斜地段，往往出現(xiàn)一側(cè)無法形成洞室，另一側(cè)可以進(jìn)行暗洞開挖的現(xiàn)象。為了避免高挖深填，保護(hù)自然環(huán)境，還需選擇特殊的結(jié)構(gòu)形式一半隧半路結(jié)構(gòu)。　　本文以常吉高速公路殿會(huì)坪隧道工程為依托，在偏壓連拱隧道典型斷面進(jìn)行了收斂位移、拱頂下沉、圍巖內(nèi)部位移、錨桿軸力、地表沉降等項(xiàng)目測試；對于半隧半路結(jié)構(gòu)，在典型斷面進(jìn)行了收斂位移、圍巖內(nèi)部位移、錨桿軸力、地表沉降、二襯應(yīng)力和耳墻水平位移及應(yīng)力測試，獲得了圍巖位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布規(guī)律，為現(xiàn)場施工提供指導(dǎo)。基于實(shí)測圍巖位移數(shù)據(jù)，應(yīng)用反分析方法，并結(jié)合室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)確定巖體c、夠等力學(xué)參數(shù)。采用數(shù)值模擬方法分析比較了偏壓連拱隧道中導(dǎo)洞一臺階法和三導(dǎo)洞一臺階法施工過程中隧道圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)和中墻的應(yīng)力場、位移場的異同，得出三導(dǎo)洞一臺階法是復(fù)雜條件下連拱隧道合理的施工方案。首次將地形偏壓率引入半隧半路特殊隧道，采用有限元數(shù)值模擬方法研究了隧道在不同了偏壓率P(分別為7、4和2．5)時(shí)，各施工階段圍巖應(yīng)力場、位移場以及支護(hù)結(jié)構(gòu)和耳墻的位移、應(yīng)力分布規(guī)律。重點(diǎn)分析了耳墻應(yīng)力分布規(guī)律，得出耳墻外側(cè)拉應(yīng)力較大的結(jié)論，設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)防止耳墻外側(cè)混凝土發(fā)生拉裂破壞。綜合考慮半隧半路結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性要求，得出1：1是比較合適的邊坡坡度(即P=4)的結(jié)論，驗(yàn)證了實(shí)際工程的設(shè)計(jì)合理性?；谄珘哼B拱隧道水平收斂位移和拱頂下沉現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP預(yù)測模型，對圍巖位移變化規(guī)律進(jìn)行智能預(yù)測，并與實(shí)測值進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了預(yù)測結(jié)果的正確性。最后，對有限元數(shù)值模擬結(jié)果和現(xiàn)場量測結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)一步論證數(shù)值模擬分析結(jié)果的正確性，可以用以指導(dǎo)土程設(shè)計(jì)?！　?

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