【博士】小間距隧道動(dòng)態(tài)施工力學(xué)研究【2008】

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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(jì)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(bǔ)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(jì)理論和施工方法遠(yuǎn)未成熟，無法滿足工程的實(shí)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(yàn)、相似模型試驗(yàn)、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(jìn)行了較為全面的研究。　　首先，通過專題調(diào)研、現(xiàn)場取樣、室內(nèi)試驗(yàn)，對隧道所在處地質(zhì)條件有了進(jìn)一步的認(rèn)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(yàn)，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬計(jì)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(jī)理有了較為全面的認(rèn)識。　　其次，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(jìn)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(jìn)行了三維彈塑性模擬計(jì)算，重點(diǎn)分析了左右洞掌子面距離和臺階長度這兩個(gè)重要因素的影響。得到了在掌子面掘進(jìn)過程中，圍巖和支護(hù)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(rèn)識?！　⊥ㄟ^對現(xiàn)場施工過程中實(shí)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(shí)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(diǎn)，以期為同類型的其他工程提供參考?！　∽詈?，關(guān)于進(jìn)一步工作的方向進(jìn)行了簡要的討論?！　?

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