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【博士】小間距隧道動態(tài)施工力學(xué)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:博士 學(xué)位授予單位:同濟大學(xué)土木工程學(xué)院 學(xué)位年度: 2008年 小間距隧道是在特定地形條件下修建隧道的理想選擇之一,在隧道建設(shè)中發(fā)揮了積極作用。作為分離式隧道的有效補充型式,小問距可有效解決分離式隧道最小凈距要求所帶來的展線不靈活、占地面積大、高邊坡等突出問題。但是,小間距隧道的應(yīng)用和研究尚處于起步階段,施工過程中的力學(xué)特性和規(guī)律、洞室之間的相互影響等問題還缺乏系統(tǒng)和全面的研究,其設(shè)計理論和施工方法遠未成熟,無法滿足工程的實際需要。本文以云南羅富高速公路段的平年隧道為工程背景,利用室內(nèi)試驗、相似模型試驗、數(shù)值模擬及現(xiàn)場監(jiān)控量測等方法,對雙洞、四車道小間距隧道的施工力學(xué)特性進行了較為全面的研究?! ∈紫?,通過專題調(diào)研、現(xiàn)場取樣、室內(nèi)試驗,對隧道所在處地質(zhì)條件有了進一步的認識。利用相似理論開展了平面應(yīng)變狀態(tài)下的相似模型試驗,并進行了相應(yīng)的數(shù)值模擬計算。研究得到了開挖過程中的小間距隧道圍巖的應(yīng)力分布與變形變化的規(guī)律,對隧道之間相互影響的表現(xiàn)形式和力學(xué)機理有了較為全面的認識?! ∑浯?,應(yīng)用大型有限元軟件Msc.Marc對不同影響因素下小間距隧道的力學(xué)特性進行了數(shù)值模擬分析,得到了圍巖級別與施工方法、隧道埋深、兩隧道之間相對位置、偏壓角度等因素對小間距隧道的相互影響及施工力學(xué)特征的影響作用規(guī)律,指出偏壓荷載是小間距隧道開挖順序引起施工力學(xué)變化的根本原因?! ±肕SC.Marc軟件對采用臺階法施工的小間距隧道施工全過程進行了三維彈塑性模擬計算,重點分析了左右洞掌子面距離和臺階長度這兩個重要因素的影響。得到了在掌子面掘進過程中,圍巖和支護結(jié)構(gòu)的受力及變形隨縱向開挖迸尺的變化規(guī)律,對小間距隧道在縱向影響因素作用下施工力學(xué)特征有了初步認識。 通過對現(xiàn)場施工過程中實測數(shù)據(jù)的綜合分析,建立了小間距隧道的初襯、二襯、洞周圍巖的位移發(fā)展與空間、時間的函數(shù)關(guān)系;探討了用圍巖壓力作為圍巖穩(wěn)定性判據(jù)的可能性;歸納出小間距隧道施工監(jiān)測的要點,以期為同類型的其他工程提供參考?! ∽詈?,關(guān)于進一步工作的方向進行了簡要的討論。
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