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探究山岭隧道围岩压力计算策略与其适用性

收藏本文 2024-02-16 点赞:11814 浏览:46648 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:围岩压力作用方式和计算策略是隧道工程支护结构设计中的关键不足。论文采取文献调研、论述浅析、数值模拟和现场监测等探讨策略对山岭隧道围岩压力计算策略进行系统探讨,主要探讨成果如下:1)隧道围岩压力计算策略调研基于前人探讨,系统总结了隧道围岩压力的类型、影响因素和国内外学者提出的计算策略,并对各种围岩压力计算策略的适用性进行比较浅析,明确了各种计算策略的适用条件,并指出其不足之处。在现有围岩压力计算策略的基础上提出了基于复合围岩结构的围岩压力计算策略,可以为实现隧道支护结构设计计算的科学化、规范化和精细化提供参考。2)山岭隧道围岩压力的现场实测数据统计浅析通过对文献中44座隧道91个监测断面的围岩压力实测数据的统计浅析,得出了不同围岩级别围岩压力的总体分布特点,包括值域分布范围和与隧道围岩级别的联系,探讨了竖向围岩压力、侧向围岩压力,以及围岩侧压力系数与隧道围岩地质条件(围岩级别)、隧道埋深的联系,浅析了隧道围岩压力时间与空间分布规律。并将Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道拱顶压力现场实测值与铁路《隧规》公式进行比较,发现隧规公式与实测值比较接近。3)基于地层结构模型的隧道围岩压力影响因素探讨基于连续介质模型,对隧道围岩压力和支护结构受力特点进行数值模拟探讨,讨论了隧道围岩条件、埋深,以及支护结构厚度、刚度(弹性模量)和施作时机等因素对围岩压力计算结果、支护结构受力特点和洞周塑性区分布等的影响规律。4)隧道围岩压力计算策略的工程运用探讨选取两座典型隧道进行围岩压力论述预测和现场实测的比较浅析,一座是大断面岩质隧道—京沪高铁金牛山隧道,另一座是大断面黄土隧道—兰渝铁路胡麻岭隧道。浅析了两座隧道围岩压力的分布规律,指出了岩质隧道和十质隧道围岩压力的不同特点和相应的较为准确的计算策略。在对这两座隧道围岩压力和支护结构受力的实测数据进行浅析的基础上,对现有围岩压力计算论述运用于这两座隧道的效果进行评价,并浅析了支护结构格栅受力特点时程曲线。关键词:山岭隧道论文围岩压力论文计算策略论文统计浅析论文数值模拟论文现场实测论文

    致谢5-6

    中文摘要6-7

    ABSTRACT7-12

    1 引言12-20

    1.1 选题背景及探讨作用12-14

    1.1.1 选题背景12-14

    1.1.2 探讨作用14

    1.2 围岩压力计算策略探讨近况及有着的不足14-18

    1.3 探讨内容18-19

    1.4 探讨策略及技术路线19-20

    2 隧道围岩压力计算的论述策略与经验公式20-40

    2.1 隧道围岩压力的类型及影响因素浅析20-23

    2.1.1 隧道围岩压力的类型20-21

    2.1.2 隧道围岩压力的影响因素21-23

    2.2 隧道围岩压力计算的论述策略和经验公式23-30

    2.2.1 隧道围岩压力计算的论述策略23-27

    2.2.2 隧道围岩压力计算的经验公式27-30

    2.3 围岩压力计算策略的比较浅析30-36

    2.3.1 围岩压力计算策略中所考虑影响因素浅析30-31

    2.3.2 隧道埋深对计算结果的影响31-33

    2.3.3 洞室跨度对计算结果的影响33-36

    2.4 基于复合围岩结构的围岩压力计算策略的提出36-39

    2.4.1 隧道开挖后围岩应力场的变化36-37

    2.4.2 复合围岩结构的概念37-38

    2.4.3 计算策略的提出38-39

    2.5 本章小结39-40

    3 隧道围岩压力的现场实测数据统计浅析40-60

    3.1 围岩压力现场实测数据统计浅析40-50

    3.1.1 围岩压力总体分布特点43-46

    3.1.2 竖向围岩压力随埋深变化特点46-47

    3.1.3 侧向围岩压力随埋深变化特点47-48

    3.1.4 侧压力系数随埋深变化特点48-49

    3.1.5 深埋条件下竖向压力计算值与实测值比较49-50

    3.2 围岩压力的时空分布规律50-59

    3.2.1 围岩压力的时间变化特点51-55

    3.2.2 围岩压力的空间分布规律55-59

    3.3 本章小结59-60

    4 隧道围岩压力和支护结构受力数值计算浅析60-80

    4.1 FLAC~(3D)软件和本构模型介绍及计算说明60-64

    4.1.1 FLAC~(3D)软件介绍60-62

    4.1.2 摩尔-库伦本构模型介绍62-63

    4.1.3 计算说明63-64

    4.2 支护结构施作时机对围岩压力和支护结构受力影响64-68

    4.2.1 围岩压力随释放系数k的变化64-65

    4.2.2 围岩变形和松动区半径随释放系数k的变化65-66

    4.2.3 支护结构受力随释放系数k变化66-68

    4.3 支护结构弹性模量对围岩压力和支护结构受力影响68-71

    4.3.1 围岩压力随弹性模量E_S的变化68-69

    4.3.2 围岩变形和松动区半径随弹性模量E_S的变化69-70

    4.3.3 支护结构受力随弹性模量E_S变化70-71

    4.4 支护结构截面厚度对围岩压力和支护结构受力影响71-75

    4.4.1 围岩压力随支护结构截面厚度的变化71-72

    4.4.2 围岩变形和松动区半径随支护结构厚度变化72-74

    4.4.3 支护结构受力随支护结构截面厚度变化74-75

    4.5 隧道埋深对围岩压力和支护结构受力影响75-79

    4.5.1 围岩压力随隧道埋深的变化75-76

    4.5.2 围岩变形和松动区半径随隧道埋深变化76-77

    4.5.3 支护结构受力随隧道埋深变化77-79

    4.6 本章小结79-80

    5 隧道围岩压力和支护受力的现场测试浅析80-89

    5.1 隧道工程概况80-82

    5.1.1 金牛山隧道工程概况80

    5.1.2 胡麻岭隧道工程概况80-82

    5.1.3 测试仪器及测试数据处理82

    5.2 隧道围岩压力实测与计算比较浅析82-86

    5.2.1 隧道围岩压力的现场实测值82-84

    5.2.2 隧道围岩压力的计算值及与实测值的比较84-86

    5.3 金牛山隧道拱架受力现场测试数据浅析86-87

    5.4 本章小结87-89

    6 结论和展望89-91

    6.1 主要结论89-90

    6.2 展望90-91

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