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【博士】上下交叉隧道近接施工力學(xué)原理及對(duì)策研究【2007】

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  學(xué)科專(zhuān)業(yè):橋梁與隧道工程  授予學(xué)位:博士  學(xué)位授予單位:西南交通大學(xué)  學(xué)位年度: 2007年  本文依托云南省鹽津縣白水江三級(jí)電站引水隧洞下穿內(nèi)昆鐵路手扒巖隧道近接工程,綜合運(yùn)用調(diào)查研究、數(shù)值分析、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比方法,在歸納總結(jié)和批判吸收的基礎(chǔ)上,對(duì)正交或大角度相交、深埋、新建/后修隧道上穿或下穿既有/先修隧道的上下交叉山嶺隧道(礦山法施工)的靜力、動(dòng)力影響和對(duì)策進(jìn)行研究。研究成果有:  1、利用Peck沉降曲線經(jīng)驗(yàn)公式,以既有線路軌道容許變位和既有結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力為依據(jù),確定了沉降閾值;運(yùn)用既有結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度準(zhǔn)則結(jié)合鐵路隧道健康狀況等級(jí)確定應(yīng)力增量閾值;并基于風(fēng)險(xiǎn)管理理念,確定了不同研究方法應(yīng)采用的控制標(biāo)準(zhǔn)?! ?、采用三維有限元法對(duì)引水隧洞下穿鐵路隧道進(jìn)行研究,分析了鐵路隧道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力增量、沉降規(guī)律,得到了引水隧洞對(duì)鐵路隧道有影響的施工范圍并不關(guān)于鐵路隧道軸線對(duì)稱(chēng),下穿引水隧洞施工過(guò)程中,鐵路隧道將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形;根據(jù)沉降和應(yīng)力增量控制標(biāo)準(zhǔn)確定了兩交叉隧道的相互影響范圍和影響程度,對(duì)既有隧道和新建引水隧洞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全檢算,并得到了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的驗(yàn)證:證明了采用三維數(shù)值模擬用于研究此類(lèi)近接問(wèn)題的可行性和計(jì)算結(jié)果的正確性?! ?、采用顯式動(dòng)力有限元方法分析了爆破振動(dòng)影響,得到了掌子面靠近既有隧道時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)速度大于相同距離處遠(yuǎn)離時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng);考察點(diǎn)和振源連線與水平面夾角為45。是振動(dòng)速度控制方向的臨界角度等成果。通過(guò)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了信息化爆破施工,使振動(dòng)速度得到了很好的控制,并與數(shù)值分析結(jié)果得到了較好吻合。  4、鐵路隧道中列車(chē)機(jī)車(chē)第1個(gè)轉(zhuǎn)向架位于正上方時(shí),引水隧洞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向位移、壓力均最大,之后呈簡(jiǎn)諧波的動(dòng)力響應(yīng);案例的檢算結(jié)果表明,靜力是控制荷載,且結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度滿足要求。  5、在單個(gè)方向地震波作用時(shí),振動(dòng)(加)速度的最大方向與加載方向一致;垂直于隧道軸線的水平方向振動(dòng)下的最大響應(yīng)在拱頂,其余均發(fā)生在邊墻;隧道建成后的振動(dòng)(加)速度有很大程度減小,但有應(yīng)力集中;下穿隧道建成后,既有隧道交叉段的地震響應(yīng)得到改善?! ?、以既有隧道應(yīng)力增量作為判別標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)改變兩隧道洞徑:兩隧道凈距、隧道埋深及圍巖級(jí)別等參數(shù),得出既有隧道應(yīng)力增量隨單一參數(shù)改變的規(guī)律,并根據(jù)影響閾值確定兩交叉隧道的相互影響范圍;首次引入可拓學(xué).物元理論研究隧道近接施工影響,建立了近接影響程度等級(jí)判定模型,并采用插值法預(yù)測(cè)影響范圍。  7、將新建隧道對(duì)策、中間地層對(duì)策和既有隧道對(duì)策等分三類(lèi)進(jìn)行研究,得到了既有隧道應(yīng)力增量與新建隧道拱頂下沉的關(guān)系,進(jìn)一步得到了與新建隧道預(yù)留變形量折扣率的關(guān)系;通過(guò)分段組合措施工況研究,得到了既有隧道應(yīng)力增量和新建隧道拱頂下沉與掌子面距離的關(guān)系曲線;確定了對(duì)策措施選擇原則,提出現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)項(xiàng)目及斷面和測(cè)點(diǎn)布置原則?! ?、在動(dòng)力影響中,通過(guò)新建隧道洞徑、兩隧道凈距、進(jìn)尺長(zhǎng)度、起爆方式和圍巖級(jí)別等的改變,得出炸藥藥量、考察點(diǎn)至爆源距離、圍巖級(jí)別三個(gè)因素與振動(dòng)速度的關(guān)系式,推導(dǎo)了隧道開(kāi)挖爆破振動(dòng)速度計(jì)算公式,并可通過(guò)變換公式計(jì)算工況的振動(dòng)速度、允許進(jìn)尺長(zhǎng)度及安全距離等;根據(jù)振動(dòng)速度和主應(yīng)力與新建隧道掌子面關(guān)系曲線、控制標(biāo)準(zhǔn)作出變軌曲線,進(jìn)而確定不同爆破參數(shù)適用的范圍;提出了對(duì)策確定原則、爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及斷面和測(cè)點(diǎn)布置原則?! ?、編制了上下交叉隧道近接影響預(yù)測(cè)程序,可對(duì)上下交叉隧道的靜力、動(dòng)力影響程度和影響范圍進(jìn)行預(yù)測(cè),并選取相應(yīng)的對(duì)策措施。  

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發(fā)布:2007-11-24 12:34    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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