發(fā)布時間：2020-11-18 02:06

　　 目前,在隧洞及地下工程建設(shè)方面,中國的技術(shù)水平己走在世界前列,所建工程規(guī)模、數(shù)量、地質(zhì)條件及其結(jié)構(gòu)形式都面臨著前所未有的挑戰(zhàn),對于巖質(zhì)隧洞的設(shè)計(jì)以及施工方法已經(jīng)有了較成熟的理論,而土質(zhì)隧洞,無論是工程數(shù)量還是科研研究尚沒有形成一套系統(tǒng)的、完整的體系,在設(shè)計(jì)和施工中可供借鑒的資料和經(jīng)驗(yàn)有限。本文針對土質(zhì)隧洞塑性變形破壞問題,選取湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程中紀(jì)洪隧洞土洞段為研究對象,利用有限元分析軟件,考慮隧洞開挖面附近隧洞的空間效應(yīng),充分利用開挖面的虛擬支撐作用,采用“廣義虛擬應(yīng)力法”的原理,對隧洞開挖過程進(jìn)行模擬,研究了隧洞圍巖變形與荷載釋放率的規(guī)律、施工噴錨支護(hù)的內(nèi)力分配比例;并通過對土質(zhì)隧洞深淺埋規(guī)律總結(jié)分析,采用現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范中適合本工程土質(zhì)隧洞的計(jì)算依據(jù),確定隧洞深淺埋的變化規(guī)律,選用隧洞最不利斷面及相關(guān)規(guī)范中二次襯砌承擔(dān)荷載比例,對圍巖的承載能力進(jìn)行計(jì)算分析。主要得出以下結(jié)論:(1)隧洞圍巖荷載釋放率與變形的關(guān)系:隨著開挖荷載釋放率的提高,圍巖位移變化逐漸減小;在開挖荷載剛開始釋放的時候位移增量最大,荷載釋放率達(dá)到一定程度時位移增量基本不變,圍巖位移穩(wěn)定增大。(2)隧洞支護(hù)結(jié)構(gòu)不同組成結(jié)構(gòu)由于其剛度不同,承擔(dān)的內(nèi)力也不同,紀(jì)洪隧洞土洞段噴砼與鋼拱架的彎矩、剪力承擔(dān)比例為1.04:1,軸力承擔(dān)比例為1:1.73。(3)隧洞的圍巖壓力因隧洞深淺埋的變化有所不同,淺埋洞室圍巖壓力,隨著隧洞埋深的增大而增大,深埋隧洞的圍巖壓力與隧洞的埋深無關(guān),也即圍巖壓力不隨隧洞的埋深變化。(4)《公路隧道規(guī)范》中規(guī)定Ⅴ類圍巖的二次襯砌的荷載分擔(dān)比例為60%~80%,紀(jì)洪隧洞土洞段采取70%,通過對隧洞的有限元分析,70%的荷載承擔(dān)滿足實(shí)際工程要求。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV554
【部分圖文】：

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文 漿壓力及注漿量根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。 表 3-2 支護(hù)襯砌材料物理力學(xué)參數(shù)表Table 3-2 Physical and mechanical parameters of supporting lining materials備注 材料間距（m）彈性模量（KPa）泊松比 抗壓系數(shù) D抗彎系數(shù)KI18 鋼拱架 0.50 2.000E+08 0.25 1034666.67 10715.73 C30，70%強(qiáng)度，厚度 25cm 每米噴射混凝土0.00 1.680E+07 0.15 2148337.60 11189.26 隧洞襯砌選用馬蹄形斷面，支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)如圖 3-1：

（b） 圖 3-2 隧洞開挖空間效應(yīng) Figure 3-2 Spatial Effect of Tunnel Excavation 開挖過程中及開挖之后產(chǎn)生的開挖空間效應(yīng)，實(shí)際上是圍巖自身的一隧洞開挖橫縱斷面的表現(xiàn)不同，在隧洞橫斷面上表現(xiàn)為“環(huán)形”約束“半圓穹”約束。隧洞開挖后自身產(chǎn)生的這種支護(hù)作用，確保了隧洞支護(hù)的措施下隧洞開挖面附近一定范圍內(nèi)圍巖的穩(wěn)定性。 斷面上表現(xiàn)為“環(huán)形”的自身支護(hù)，如圖（3-3）a 所示，也即我們通”。最初，人們對圍巖的“拱效應(yīng)”認(rèn)識具有局限性，認(rèn)為其主要發(fā)面頂部。隨著施工經(jīng)驗(yàn)的積累的不斷積累，人們逐漸認(rèn)識到“拱作用開挖橫斷面的頂部，而是由隧洞頂部、側(cè)壁和底部圍巖形成的一個完斷面上形成的閉合的拱形結(jié)構(gòu)支護(hù)，實(shí)際上就是一個厚度比開挖隧洞大巖石環(huán)，它具有能夠承受極大的荷載的特點(diǎn)，它的這種承受荷載的洞圍巖自身的強(qiáng)度以及圍巖自身的穩(wěn)定性。對于開挖的隧洞來說，這

（a）橫向空間效應(yīng) （b）縱向空間效應(yīng) (a) Lateral spatial effect (b) Longitudinal space effect 圖 3-3 隧洞空間效應(yīng)示意圖 Figure 3-3 Schematic diagram of tunnel space effect 圍巖縱斷面表現(xiàn)為“半圓穹”約束的自身支護(hù)作用，主要在開挖縱斷面靠近掌近產(chǎn)生，如圖（3-3）b。在隧洞開挖過程中，隧洞縱斷面的“半圓穹”約束可以挖掌子面的一種臨時支撐 (即“虛擬”支撐力)。隧洞的這種臨時支護(hù)的存在需要條件，首先，確保開挖掌子面的存在，其次，在開挖掌子面的有效支撐范圍內(nèi)。開挖貫通之后，亦或在遠(yuǎn)離開挖掌子面的位置，這種臨時支護(hù)作用因?yàn)槭�去存在而不存在�?盡管圍巖的縱向支護(hù)作用是帶有臨時支護(hù)性質(zhì)的，但這種臨時支護(hù)在隧洞開挖的作用卻是我們不能輕視的，它不但給予在隧洞開挖掌子面附近施工的工作人員安全感，而且，在一定的范圍內(nèi)，控制了因開挖造成的圍巖變形和確保了圍巖的。隧洞圍巖在橫斷面與縱斷面上的這兩種支護(hù)作用統(tǒng)稱之為“空間效應(yīng)”，其空效應(yīng)可視為對洞周的“虛擬”支撐力作用，對于開挖面的空間效應(yīng)表示以及衡量
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本文編號：2888209