一、浅埋双连拱龙山隧道F_3断层段施工对策(论文文献综述)
刘道平[1](2021)在《超大断面隧道围岩施工力学响应特征及控制》文中研究说明与常规断面隧道相比,超大断面隧道在施工时,开挖步序繁多且单次开挖扰动程度更大,导致围岩稳定性更差,荷载释放周期更长且量值大,对支护结构需求程度更高。因此,科学的支护系统和合理的施工工法是该类隧道施工安全性的控制要点。京张高铁新八达岭隧道作为2022年北京冬奥会的配套工程,具有断面面积大(最大单洞开挖面积494.4m2)且围岩条件差等特点。依托该工程,针对超大断面隧道围岩施工力学响应特征及变形控制等问题,采用统计分析、数值模拟、理论分析和现场实测等综合手段,揭示了超大断面隧道围岩压力时空分布规律,提出了超大断面隧道围岩压力的计算方法,分析了超大断面隧道管棚的加固机理,明确了超大断面隧道锚固体系协同作用的时空演化机制,提出了大断面隧道施工工序优化方法,主要工作内容和成果如下:(1)提出了超大断面隧道围岩压力的计算方法,揭示了围岩破坏的演化特性。通过对我国130座超大断面隧道共计242个断面的实测数据的统计分析,阐明了超大断面隧道围岩压力分布规律和演化特性,明确了超大断面隧道围岩压力在时间上呈现“急剧增长-缓慢增长…急剧增长-缓慢增长-逐渐稳定”的复合增长特性,此性质与围岩物理力学性质无关,而是由多个施工步开挖效应的相互叠加造成,围岩压力在空间上则呈现出拱顶>拱肩>拱腰的分布趋势。以超大断面隧道围岩压力统计数据为样本,提出围岩压力经验公式,与既有围岩压力计算方法相比,本文方法更为准确。分别从宏观围岩变形和细观围岩损伤的角度描述了松动圈演化过程,揭示了超大断面隧道围岩破坏的演化特性,指出隧道上部开挖是松动圈形成的关键阶段,建立了洞周收敛与松动圈范围的量化关系,指出松动圈发展可通过围岩变形进行控制。(2)建立了超大断面隧道管棚作用机理模型,阐明了管棚的地层加固效果。考虑初期支护的延滞效应、掌子面前方岩土体变基床系数以及荷载的空间分布特性,建立了管棚与围岩相互作用的Pasternak双参弹性地基梁模型,以变形控制为指标明确了管棚作用机理,揭示了管棚挠度随其设计参数及隧道施工参数的变化规律。指出目前实际工程中常用的108mm和159mm管棚的加固效果最为理想,继续增大直径则不具有工程实际意义。计算分析表明,开挖进尺和开挖高度增加均会增大掌子面潜在塌方风险。通过现场试验研究了管棚在浅埋超大断面黄土隧道施工过程中的地层加固效果,指出管棚对拱顶沉降的控制效果相较于水平收敛更为显着,管棚可遏制变形向周边地层的传递,并缩短地层稳定时间。(3)提出了超大断面隧道锚固体系协同优化设计方法,明确了锚索的安全储备作用。基于开挖面空间效应,考虑了锚固时机及锚杆与围岩结构的空间位态关系,建立了锚杆与围岩相互作用分析模型。分析了锚杆长度、支护时机等参数对于围岩变形控制效果的影响,指出锚杆应尽可能在围岩塑性区出现之前完成安装,当锚杆对围岩变形控制效果不足时需采用锚索协同承载。考虑锚杆与锚索支护时机的相对滞后性与锚固范围的差异,以及锚固体系作用范围与围岩塑性区相对位置的关系,建立了锚杆与锚索的协同作用机理模型,揭示了锚固系统与围岩相互作用的时空演化机制,阐明了隧道锚固体系的变形控制原理,指出锚固体系的主要作用为通过等效支护力和加固圈效应改善围岩受力状态,从而控制开挖面后方围岩急剧变形量,其变形控制效果主要由锚杆决定,由此明确了锚索的安全储备作用。(4)提出了超大断面隧道施工工法优化方法,成功应用于京张高铁新八达岭隧道大跨过渡段。利用有限差分软件分别对三台阶七步法、双侧壁导坑法、预留核心土法、预留中岩柱法、半步CD法施工过程中的围岩和支护结构力学响应进行研究,以洞周收敛、初期支护受力和围岩塑性区范围为评价指标,进行了工法比选和参数优化。提出了最优施工工法,将该工法应用于新八达岭隧道大跨过渡段,对围岩变形和支护结构受力进行施工全过程监测,最终洞周收敛控制在30mm内,松动圈范围最大仅为8.1m,验证了该工法对围岩工程响应的良好控制效果。通过对支护体系受力状态的分析,指出当前锚索设计密度可适当降低,从而最大化锚杆与锚索性能利用率。
苗彪彪[2](2020)在《浅埋段隧道围岩变形规律模拟研究》文中研究表明随着交通基建的快速发展,隧道建设成为完善交通网络的重要一环,是完善山区交通网的主要途径。如今,隧道建设多处于崇山峻岭间,地形险要,隧道开挖时,常常面临许多地形地质难题,如洞口偏压易失稳、浅埋破碎围岩易坍塌、无法准确预测的岩溶易突泥突水以及其他各种复杂情况,都给隧道安全施工带来了极大的威胁,直接造成较大的经济损失和一定程度的工期延误,更有可能造成人员伤亡。因此研究隧道施工中围岩的变形以及围岩的支护方式具有非常重要的意义。本文以申苏浙皖高速公路新增湖州南太湖互通及连接线工程第2合同段内湖长隧道为研究对象,针对洞口浅埋偏压段隧道开挖,利用MIDAS GTS NX软件建立隧道开挖模型,通过设置不同的支护参数,研究喷射混凝土厚度、钢拱架间距和开挖步距对围岩变形的影响,结合隧道监控量测技术,将实测的围岩动态数据与模拟所得数据进行比较分析,总结出围岩变形的规律,为隧道洞口浅埋偏压段的开挖提供一定的指导。通过模拟得到不同支护参数下的围岩变形值,定性的分析支护参数对围岩变形的影响,通过监控量测基准值判定模拟开挖的安全性,得出合理的联合支护方案。分析得出围岩变形大小受喷射混凝土厚度、钢拱架间距以及开挖步距的影响。0.28m厚喷射混凝土、1m间距钢拱架和1m开挖步距的支护方式,可以保证本文案例隧道开挖的安全性。通过对比模拟数据与现场监测数据,发现两者围岩变化值曲线基本吻合,验证了数值模拟的合理性。因此在以后的工程当中,可以将二者结合,作为围岩动态信息的参考,指导工程安全的进行。分析数据发现隧道开挖后围岩变形经历四个阶段,缓慢变形、快速变形、缓慢变形和稳定阶段,并且前两个阶段的变形值占总变形值得80%左右。洞口处的拱顶下沉累计值更大,变形速度更快,随着隧道埋深的增加,偏压影响的减小,拱顶下沉累计值减小,变形速度也相对减小,无偏压段围岩则相对较为稳定。根据研究结果得出洞口浅埋偏压段围岩位变形规律、最易失稳的位置以及围岩剧烈变形的时间,提出合理的建议,为类似工程提供有限的参考。图[38]表[9]参[51]
侯福金[3](2019)在《超大跨度水平层状围岩隧道变形机理与稳定性控制》文中指出21世纪是地下空间资源大开发的世纪,隧道作为地下空间利用的基本形式,在铁路、公路、轨道交通等领域发挥着重要的作用。随着我国经济建设可持续发展战略的实施,隧道及地下工程凭借其节约能源及保护环境的优点,成为交通建设领域的先锋。截至2018年底,我国运营的交通隧道总数达30776座,总长30611公里,其中公路隧道17738座,里程达17236公里,是2002年的24.4倍,以平均每年700km左右的速度增长。目前,我国已成为世界上隧道工程建设规模最大、数量最多、修建速度最快的国家。随着人们生活节奏的加快和科学技术的进步,对安全、舒适、快速、方便、经济的公路运输方式的需求日益增加。从实施可持续发展战略出发,越来越多的单洞三车道、四车道隧道应运而生,国内超大断面、超大跨度公路隧道的建设步入新的发展纪元。2006年,深圳南坪雅宝隧道的贯通,宣告了我国第一条双洞八车道超大跨度隧道的诞生。随后,广州、深圳等大城市陆续修建了八车道超大跨度公路隧道。与双洞四车道和六车道隧道相比,双洞八车道隧道断面更大,形状更为扁平,围岩和支护体系的应力集中现象更为严重,隧道稳定性相对更差。目前,国内外在超大跨度隧道修建技术方面取得了一定的进展,但总体来讲,超大跨度公路隧道设计、施工与防灾减灾水平仍有待提高,尤其在复杂城区环境下大跨度公路隧道群的建设方面尚未有成熟、可借鉴的经验。本文针对超大跨度水平层状围岩隧道施工力学行为空间演化规律、小净距段中夹岩墙稳定性、围岩变形控制技术等难题,依托济南绕城高速、京沪高速济南连接线隧道群工程,采用现场试验、室内试验、理论分析、数值仿真及模型试验等方法,提出了水平层状岩体力学参数确定方法,深入研究了大跨隧道层状围岩施工力学响应机制,并对施工工法及施工参数进行了优化研究,提出了超大跨度小净距隧道近接施工影响分区,形成了超大跨度水平层状围岩隧道变形控制技术,取得了一系列具有理论价值和工程意义的研究成果,主要包括:(1)基于室内试验,分析了水平层状灰岩横纹、竖纹岩样破坏形态,揭示了层状灰岩水平、竖直两向物理力学参数的各向异性特征,开展了层状岩体部分力学参数隧道现场原位测试试验,结合加载过程数值模拟分析,优化了原位测试方法并提高了测试精度;采用经验公式法进行了层状岩体横向力学参数估算,基于估算结果与原位实测数据,开展了层状岩体两向参数数值反演,得到了水平层状围岩力学参数确定方法,为后续研究提供了水平层状围岩力学参数基础。(2)对不同围岩级采用全断面法、台阶法、CD法、半CD法及CRD法等开挖方法下隧道围岩变形、支护结构受力及塑性区分布特征进行了对比分析,确定了不同围岩级别合理的开挖方法:Ⅲ级围岩隧道支护结构应力趋于稳定时间较短,有利于隧道围岩稳定;Ⅳ级围岩在浅埋条件下宜采用半CD法施工,深埋段可采用2台阶法以便加快施工进度,但施工中应适当加强拱部支护参数;洞身V级围岩区段,可采用CRD法施工;当围岩条件相对较好且无地下水的条件下,可考虑采用CD法施工,以便加快施工进度,但须做好系统锚杆以确保两侧壁围岩稳定。(3)提出了求解双洞隧道中夹岩墙塑性区范围的计算模型,最终得到了中夹岩墙稳定性判别过程和步骤。建立了基于安全度分析的超大跨度小净距隧道施工近接程度分区,通过数值计算和模型试验手段,对超大跨度小净距隧道围岩及中夹岩墙的变形特性和应力状态进行了研究,揭示了超大跨度水平层状围岩隧道施工过程围岩变形规律和超载破坏规律,分析了爆破扰动作用下水平层状围岩小净距隧道中夹岩墙稳定性,为相关类似超大跨度隧道工程的设计及施工提供借鉴。(4)开展了超大跨度隧道围岩变形控制技术研究,提出了超大跨度水平层状围岩隧道施工过程围岩变形管理基准,分析了隧道横通道开口施工力学效应,形成了横通道开口围岩稳定性控制措施、相关支护参数和支护方案,对提高施工质量及进度,确保施工安全,保证隧道的顺利贯通具有一定的指导意义。
陈涛[4](2017)在《基于Timoshenko梁的隧道纵向地震响应及减震机理研究》文中研究说明高烈度地震区的浅埋隧道纵向抗、减震问题不容忽视,地震过程中的剪切波(S波)对隧道的震害影响比较大。本文将隧道衬砌沿纵向视为弹性地基上的Timoshenko梁,又将剪切波简化为衬砌横截面方向上的简谐动力外激励荷载,同时考虑了S波(或P波)的轴压效应(恒定轴压),基于Timoshenko梁的微元体内力(弯矩、剪力)在振动过程中的动力学平衡方程,推导出了:带恒定轴压的Timoshenko梁振动高阶控制微分方程,并借鉴Timoshenko梁基本振动问题的格林函数解法,求解出了显式的Timoshenko梁的动力学响应解析式,进而对隧道的纵向抗、减震问题作出分析。本文所提供的求解思路和方法,基于一系列的简化条件,能为浅埋隧道的纵向抗、减震问题提供出显式的解析式,便于量化抗、减震效果,初步为隧道的纵向抗、减震问题提供了新的解析求解方法,为进一步的理论研究达到抛砖引玉的目的,也为与本研究工况类似的隧道工程抗、减震设计实践提供了参数支持。(1)基于格林函数法的受轴压梁的基本振动问题求解在恒定轴力作用下Timoshenko梁的动力响应格林函数,通过引入轴力跃迁系数?,得到了平衡控制方程的统一式,然后经过Laplace正、反变换,得到了显式的全封闭的动力响应格林函数,为弹性地基梁上的Timoshenko梁动力响应解析式推导,提供了理论基础与基本的推演步骤。在分析隧道纵向抗震问题时,考虑隧道衬砌纵向的压缩效益(轴压作用),将导致衬砌材料“弱化”,进而导致衬砌横截面方向的动力响应增大。(2)隧道衬砌典型断面的剪切修正系数根据经典的截面应力-应变关系,推导出了基本梁截面的剪切修正系数?解析,将本解析解与既有文献进行了对比,验证了解的有效性,当圆环为内径足够大而圆环的壁厚足够薄时(薄壁结构),剪切修正系数?与半径无关。此外,将衬砌断面视为薄壁结构,列出了常见的Ⅲ级Ⅴ级围岩条件下的铁路、公路典型衬砌断面以及相应的?值。(3)隧道洞口段衬砌动力响应格林函数在Timoshenko梁动力平衡控制方程中引入弹性地基抗力系数,将考虑轴压效应的隧道洞口段的衬砌在地震过程中的动力响应问题,简化为:带恒定轴压的Timoshenko梁在简谐外激励作用下的动力响应,运用格林函数法的基本求解思路,得到了洞口段衬砌的基本动力响应。两端自由边界条件下梁的内力变化趋势与既有文献的变化趋势基本一致:内力(弯矩、剪力)从零值开始增大变化,达到峰值后,然后变小,因而,选择两端“自由”的边界条件,比较符合隧道洞口段衬砌的实际地震过程中的动力响应。就浅埋隧道衬砌的抗震而言,适当增加洞口边坡坡率可以有效抑制洞口段的动力位移响应。对于不同弹性地基抗力系数,内力峰值响应随着弹性地基抗力系数的增大而增大,呈现单调增加的趋势,大的弹性地基抗力系数对应于围岩级别高、岩性好的工况,对于浅埋的洞口段而言,不利于抗震。(4)隧道穿越地层变化段的动力响应分析利用“弹性地基”上的带轴力Timoshenko梁(隧道衬砌)的动力响应格林函数,引进隧道衬砌“柔性接头”的扭簧等效模型的概念,通过传递矩阵法和格林函数叠加原理,求解得到了地震力作用下,带“柔性接头”的隧道衬砌位移、内力(弯矩、剪力)等动力响应,进而评价隧道穿越地层变化段的动力响应。“较软弱地层”的围岩级别较低(其的弹性地基抗力系数小于一般地层区段的地基抗力系数),地震过程中体现为随着较软弱地层的长度变大,位移响应也随之变大。当采取注浆加固措施,提高“较软弱地层”段的围岩级别、质量时,当该段的弹性地基抗力系数达到kc2=20×106N/m2时,减震效果最佳。当“柔性接头”退化成“减震缝”时,衬砌的位移动力响应增加,而内力基本呈减小的趋势,能够达到减震的目的。(5)基于叠合梁模型的隧道减震机理研究用叠合梁模拟带减震层的复合式衬砌体系(围岩-初期支护-减震层-二次衬砌),通过求解叠合梁的动力学控制微分方程,得到了复合式衬砌体系的动力响应格林函数的显式表达式。依据叠合Timoshenko梁的动力响应格林函数,明确了“围岩-初期支护-减震层-二次衬砌”体系能够有效地降低二次衬砌的内力响应,起到了较好的减震效果。复合式衬砌的内力峰值响应随着围岩弹性地基抗力系数变大而变大,另外,二次衬砌的内力响应比初期支护的内力响应小很多,说明了由于减震层的存在,初期支护承受的附加内力比较大,减震层的主要作用体现为:将地震引起的复合式衬砌附加内力,主要转嫁由初期支护承受,减小二次衬砌的附加内力响应。随着减震层弹性劲度系数的增大,二次衬砌的内力响应也逐渐增大,但是,由于减震层的存在,地震引起的附加内力主要由初期支护承担,相比初期支护所承受的附加弯矩,二次衬砌的附加弯矩比较小,基本可以忽略,达到了减震的目的。
张雄伟[5](2017)在《挤压性围岩复杂隧道结构 ——小间距隧道支护结构力学特性及适用工法研究》文中进行了进一步梳理挤压性围岩(squeezing rocks)大变形问题作为世界难题,一直是隧道建设中相当棘手的工程难点。而在小间距隧道施工中,挤压性围岩的大变形问题会更加突出,其典型表现为“先挖先裂、左挖右裂”,即不仅先行隧道开挖产生大变形,而且后行隧道开挖还严重影响先行隧道支护结构的安全,施工相当棘手。作为工程的重难点,国内外在解决挤压性围岩的大变形问题上已积累了不少科研成果和工程经验。但在小间距问题的研究目前还仅限于一般围岩环境。因此,针对挤压性围岩小间距问题开展相关研究具有重要的现实意义和理论价值,尤其是依托典型挤压性围岩小间距大变形案例的工程背景。本文关于挤压性围岩小间距隧道支护结构力学特性及适用工法的研究,在这方面进行了有益的尝试。本研究依托新建兰渝铁路新城子隧道出口喇叭口段典型挤压大变形隧道案例,对出口喇叭口段F32-1断层碎裂岩采用超前导洞应力释放方法成功通过两单线隧道小间距段的工程试验,从支护结构力学特性的角度开展衬砌结构受力测试、初期支护变形量测及数值模拟分析。主要通过不同工况支护结构力学特性的对比分析,验证和论证超前导洞应力释放方法的效果。在此基础上,对试验工况进行总结提炼,分析工法的适用性,论证和完善超前导洞应力释放方法。超前导洞应力释放的作用机理是在隧道开挖过程中形成二次应力释放,使原本由初期支护承受的一次应力释放,通过超前导洞先期释放一部分压力,从而减轻支护结构压力,这对解决挤压性围岩中二次衬砌长期安全的风险尤为重要。研究结果表明,对于解决挤压性围岩小间距隧道的工程问题,超前导洞应力释放方法在理论和实践上不仅可行而且确实有效。测试显示,相对常规三台阶,采用超前导洞应力释放可使二次衬砌受力无论最大值、最大增长速率还是三年的长期增长趋势均明显减小,初期支护变形尤其是侧向变形也明显减小。数值模拟分析表明,相对一线采用超前导洞、邻线采用三台阶的试验工况,相邻两线隧道施工均采用超前导洞的应力释放效果将更显着而且均衡,对挤压性围岩小间距大变形问题比较严重的环境是比较完善的适用方法。针对超前导洞应力释放方法,本文还提出了施工技术关键。目前兰渝铁路新城子隧道采用超前导洞应力释放的小间距段二次衬砌,施做最长已有两年半时间,为考察长期效果,本研究的测试项目将继续跟踪进行下去。
朱浩波[6](2015)在《大断面浅埋高速铁路隧道施工关键技术研究》文中提出摘要:京沪高速铁路隧道数量多、断面大、洞口工程量大,几座重点隧道穿越的地层条件极为复杂,包括多种不良地质和特殊地质条件,隧道具有浅埋、围岩破碎、洞口偏压等特点,部分地段下穿高速公路等重要基础设施,施工环境复杂,工程技术难度大。作为我国第一条高速铁路,社会关注度极高,且沿线为经济较发达的华东地区,环境保护要求高,不容出现丝毫闪失。论文针对京沪高速铁路隧道断面大、施工要求高以及浅埋、围岩差、下穿高速公路、洞口多等特点,围绕施工中遇到的典型技术问题,为实现隧道精细化施工以及保证安全、减小环境扰动为目的,对京沪高速铁路隧道工程所涉及的几项关键技术采用数值计算、模型试验、现场实测、工程应用等方法进行了系统研究,主要研究内容及成果如下:(1)浅埋软岩大断面隧道超前支护技术研究针对京沪高速铁路隧道地质条件和生态环境特点,对多种超前支护技术下隧道围岩变形和稳定性开展研究,采用理论分析、数值计算、模型试验等方法,通过对隧道开挖过程中围岩压力的变化特征、位移变化规律及围岩失稳破坏形态的探讨分析,揭示各种超前支护控制围岩形变的作用机理、特点、适用范围及配套的开挖方法和技术参数,确立了浅埋软岩大断面隧道中施工时超前支护技术选用的基本准则,通过优选隧道开挖超前支护技术、支护参数,实现了京沪高速铁路隧道浅埋软岩段的安全高效施工。(2)不良地质条件下大断面隧道洞口段施工关键技术针对浅埋软弱围岩隧道洞口边仰坡稳定性差的特点,采用极限平衡稳定性分析、数值计算、大比例相似模型试验和现场实测的手段研究了浅埋大断面隧道洞口段、岩性分界带的稳定性及洞口段采用不同预加固工法的支护效果,确定了洞口段施工的重点加固部位,并提出了洞口段预加固工法的选用原则,通过选用合适的开挖支护方法,实现了隧道施工洞口段变形的稳定可控和安全施工。(3)大断面隧道近距离下穿高速公路施工技术通过理论分析、数值计算、现场实验,对比了两台阶法、两台阶中导洞法、三台阶法、三台阶中导洞法、CD法和双侧壁法围岩与结构受力、地表沉降、爆破振动情况,系统地研究比选了大跨浅埋隧道下穿高速公路的施工方法,选择了合适的下穿施工方案,最终路面最大沉降小于12mm、爆破振动速率控制在3cm/s,提出了高速铁路隧道下穿高速公路施工时变形与振动控制的原则和方法以及3cm/s的高速公路路面爆破振速控制标准建议值。
万飞[7](2014)在《关角特长铁路隧道不良地质致灾机理及控制技术研究》文中指出随着经济发展的需要,公路和铁路选线以长大隧道方式通过越岭地段越来越多,修建长大隧道往往要穿越复杂的地质条件。关角隧道是新建青藏铁路西格二线的重点、难点工程,长32.605km(进口高程为3378.72m,出口高程为3324.10m),是目前世界最长的高原铁路隧道。关角隧道区内地下水发育,岩体节理、裂隙发育,穿越断层破碎带长度达2782m(单线),中等富水区17.760km,突水压力最高达2.6MPa,最大涌水量达9000~9500m3/h,施工中工作面坍塌、支护结构变形开裂、大规模突涌水现象等工程问题频发,施工非常困难和危险。本文深入研究关角隧道不良地质致灾机理及控制技术,得到以下研究成果:(1)从资料调研和工程实践入手,以定性分析方法研究关角隧道的突涌水机理。采用流量测试、联通试验等手段,明确突涌水的水源补给。基于典型突涌水实例的地质资料、超前预报资料及设计施工情况,总结出关角隧道的水文地质模型。依据关角隧道地区岩溶发育特点和长距离反坡斜井的涌水、排水特点,提出了掌子面和洞身突涌水模式,并针对突涌水模式的机理,结合理论分析和数值计算方法,提出相应的处治对策,最终形成了一套适用于西北岩溶地区特长隧道的突涌水综合防治技术。(2)采用经验总结和现场试验方法,指出裂隙-溶隙水作用在二次衬砌上的水压力分布规律具有局部高压且长期增大的特点。采用ANSYS建立荷载-结构模型,研究局部水压力作用下铁路单线隧道标准设计图的直墙和曲墙形式衬砌的受力特征和安全性,并对衬砌安全系数提高措施的作用效果进行分析,提出了局部高水压作用下衬砌的设计参数,填补了目前在局部水压显现明显地层中衬砌设计依据的不足。(3)通过调研和经验总结,定性分析地下水对岩体力学性质的影响程度,对目前常用的规范中关于地下水对围岩等级的修正规定进行了归纳总结,发现了规范中存在的不足并提出改进建议。采用理论分析的方法,推导得到了考虑渗流力时隧洞的弹塑性解。通过数值模拟,基于流固耦合理论,采用ABAQUS得到了地下水位、埋深、初期支护刚度和支护时机不同时围岩-支护结构的应力分布和变形规律,为围岩-支护结构的力学响应分析提供了依据。(4)采用现场试验,得到了富水破碎地层隧道的支护受力特征。基于松动圈理论,得到锚杆的设计长度。基于厚壁圆筒理论,得到喷射混凝土、格栅钢架、型钢钢架和组合支护体系的支护特征曲线。结合支护受力特征,提出了富水破碎围岩隧道的支护对策。(5)针对断层破碎带出现的失稳现象,采用现场试验手段,得到支护、围岩的力学特性。根据试验数据结合理论分析,对支护方案提出了改进措施。经过采用FLAC3D建立数值模型进行论证,表明改进方案可有效的限制围岩变形,降低围岩的损伤程度和地质灾害发生的可能性。基于保证安全、节省成本、缩短工期的原则,对改进方案中的径向注浆方法进一步优化,提出了纵向分区径向注浆技术。通过数值模拟手段,采用FLAC3D建立三维弹塑性模型,对纵向分区的三个主要设计参数:注浆滞后掌子面距离、注浆段落长度、注浆段落间距进行计算,得到了满足不同变形控制效果的设计参数组合。
李达[8](2012)在《长大隧道穿越断层区施工力学特征及施工优化方法研究》文中研究指明我国山区面积大,约占国土面积的2/3。随着我国陆地交通的快速发展,在进行铁路、公路的建设时,需要修建较多的山岭隧道,其中长大隧道占相当大的比例,而许多长大隧道也不可避免的要通过断层区。长大隧道穿越断层区施工时常出现大变形、坍塌等灾害,严重影响施工安全和施工进度,这主要是由于对隧道穿越断层区的施工力学特性认识不足造成的。断层区围岩作为一种特殊的软岩,隧道施工过程中受时间效应和空间效应影响,其初期支护、二次衬砌有其特有的工程力学特性。对断层区隧道施工的力学特性,施工参数优化方法进行研究是很有必要的。本文依托铁道部科技研究开发项目(编号2008G030-D号)和中国中铁总公司重点项目(编号2009重点17号)“高海拔低气压地区特长铁路隧道施工关键技术研究”,以关角特长铁路隧道穿越断层区的9#工区施工为研究对象,对隧道穿越断层区的施工力学特征和施工优化方法进行了研究,主要内容包括:(1)在断层区隧道施工力学特征研究中,首先对关角隧道9#工区的勘察、设计资料进行收集整理,对9#工区右线施工现场的围岩实际情况、地下水情况和施工过程进行调查,并以此为基础提出了断层区围岩划分的定性分级标准;(2)在已有研究成果的基础上,提出了断层区开挖过程中围岩位移随时间,空间变化的方程,选取关角隧道断层区开挖过程的量测数据进行计算,结果表明所提出的方法可以反映隧道开挖过程的时空效应:利用计算结果对断层区隧道开挖的时空效应特征进行了分析,认为断层区围岩等效模量调整时间较长,导致隧道拱顶下沉和水平收敛达不到规范规定的二次衬砌施作要求;水平和垂直位移释放系数发展并不一致;隧道开挖对掌子面前后2倍洞径范围内的围岩影响较大,这与其他工程数值分析法研究的结论较为一致;(3)以提出的围岩位移时空效应方程,提出了隧道开挖循环进尺的优化原理和优化方法,分析了其适用范围。利用提出的隧道开挖循环进尺的优化原理和优化方法对关角隧道断层区的开挖进尺进行了优化,实践证明该方法可以用于指导工程实践;对开挖进尺和围岩位移的关系进行了研究,研究表明①量测断面距掌子面距离相同的条件下,循环进尺越大,总水平收敛和拱顶下沉值越小,但水平收敛拱顶下沉速率随着开挖进尺的增大而增大,即大的循环进尺可以减少总的位移和收敛,但增加了单次循环的风险。这也解释了软弱围岩隧道开挖“短进尺,快通过”的合理性;②最大拱顶沉降和水平收敛速率不一定紧跟着出现在掌子面后方,一般出现在掌子面后方1倍洞径范围内。(4)通过断层区隧道围岩-初期支护应力、钢拱架应力、锚杆轴力的现场监测,断层区内隧道拱部围岩-初期支护接触应力、钢架受力远大于边墙、仰拱;断层影响带及破碎带内围岩应力释放较快,开挖施工对围岩的扰动较大,其中上断面开挖影响>下断面开挖影响>仰拱开挖影响;(5)将隧道初期支护喷射混凝土和钢拱架等效为复合体作为一种单元和将设置钢拱架和喷射混凝土部位分别作为不同参数的结构单元建立数值模型,采用这两种建模方法分别对断层影响带隧道结构的受力进行分析,将隧道初期支护设置钢拱架部位和喷射混凝上部位分别采用不同的参数计算,有助于了解初期支护的受力情况并对初期支护结构进行安全评估和参数优化;基于提出的优化步骤对关角隧道F3断层影响带的支护参数进行了优化,实践证明优化后的支护参数在经济和实际操作上均是可行的,同时也证明了该方法具有可行性;(6)对断层区二次衬砌结构受力进行了监测,得出二次衬砌结构是受力的,其初期支护-二次衬砌接触应力的发展大致可分为四个阶段,即快速增长阶段、稳定增长阶段、应力调整阶段和稳定阶段。采用Flac3D软件建立隧道轴线和不同倾角断层走向正交的数值分析模型,分析了隧道轴线和断层走向正交情况下穿越不同倾角断层的二次衬砌受力特征并总结了其受力规律:断层的存在对隧道横断面上的应力、内力分布形态影响不大;沿隧道纵向,在断层影响带,距断层上、下盘边界一定范围内,二次衬砌的弯矩、轴力随断层倾角增大而增大,弯矩、轴力都随着距断层边界的距离减小而增大。在破碎带内,距上盘距离一定范围内,弯矩随着断层倾角增大而减小,轴力随断层倾角增大而增大,且都随着距断层边界距离减小而减小
杜朝伟[9](2011)在《海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究》文中指出海底隧道渗流量和衬砌后水压力是海底隧道设计者关心的主要问题,本文在深入分析现有研究成果的基础上,以厦门海底隧道为工程背景,综合运用理论分析、数值计算、模型试验和现场监测等方法,对海底隧道衬砌后水压力分布和结构受力特征进行了系统研究。主要研究工作如下:(1)基于地下水水力学理论和复变函数方法,建立了海底隧道渗流场分析的解析模型,推导了均质围岩中海底隧道涌水量和水压力分布的解析公式。以厦门海底隧道F4全强风化囊为工程背景,对海底隧道渗流场进行了分析。结果表明,注浆圈和初期支护的渗透系数和注浆厚度对衬砌后水压力和渗流量影响较大,随着排水系统部分阻塞,衬砌后的水压力随隧道的排水量减少而增大。在堵水限排情况下,通过加强注浆等工程措施,初期支护承受的水压力可按照静水头的1/3考虑。(2)研发了可同时施加水压力和土压力的加载系统和模型试验台架,基于模型试验相似理论,推导了相似准则,设计了应力场和渗流场共同作用下的海底隧道模型试验。以厦门海底隧道为工程背景,在模型试验台架上进行了1:38.8的水土压共同作用下的海底隧道模型试验。在模型试验首次应用了光纤光栅传感器。(3)通过模型试验测试了隧道在全封堵方式和限排方式中的水压力分布规律及衬砌结构受力特征。结果表明,全封堵情况下,衬砌须承受全部静水压力,不能折减。在限制排放的情况下,排水系统对衬砌背后的水压力分布和大小影响很大,衬砌背后的水压力和隧道控制排水量成反比例线性关系,距离排水口越近,水压力折减效果越明显。在渗流场和应力场的共同作用下,衬砌结构的应力随着排水量的增大而减小,衬砌的最不利部位为仰拱内表面,水压力是结构承受的主要荷载。(4)通过模型试验研究了防水板半包和全包对衬砌水压力和结构受力特征的影响。研究结果表明,全封堵条件下,防水板全包、半包对衬砌背后的水压力、结构的受力无明显影响。在排水方式下,防水板半包可以使结构受力更加均匀,并能对结构的局部受力起到优化的作用。鉴于海底隧道衬砌水压力为主要荷载,海底隧道应采取防水板半包的防水方式。(5)运用模型试验和数值分析方法研究了厦门海底隧道渗流场,对厦门海底隧道F4风化囊进行了流固耦合数值分析,在堵水限排情况下,通过加强注浆等工程措施,一次衬砌具有较好的安全性。(6)推荐了厦门海底隧道防排水系统。厦门海底隧道采用堵水限排的防排水原则,防水板采用半包式,施工期间初期支护承受全部土压力及约1/3的水压力。提出了厦门海底隧道的渗流量控制标准,厦门海底隧道软弱围岩地段的渗流量应按照0.25m3/(m.d)控制。对施工现场的围岩压力、一次衬砌后水压力和钢拱架内力进行监测,得出了施工过程中水压力、围岩压力随开挖过程的变化规律,止水注浆和初期支护后回填注浆是减小衬砌后水压力的重要措施。以上研究基本上阐明了海底隧道衬砌水压力确定这一困扰工程界的问题。本文的部分研究成果直接应用到了厦门海底隧道工程。
韩永宏[10](2009)在《龙山大跨连拱隧道设计与施工》文中指出龙山连拱隧道是为适应芜湖经济的快速增长,贯通芜湖经济开发区凤鸣湖大道而修建的城市六车道双连拱隧道。龙山双连拱隧道最大埋深13 m,是目前国内建成的跨度最大、埋深最小的六车道双连拱隧道。介绍了该隧道的设计及现场施工,对今后类似工程提供一些借鉴经验。
二、浅埋双连拱龙山隧道F_3断层段施工对策(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、浅埋双连拱龙山隧道F_3断层段施工对策(论文提纲范文)
(1)超大断面隧道围岩施工力学响应特征及控制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 我国超大断面隧道工程发展趋势 |
1.1.2 依托工程背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 围岩压力计算方法研究 |
1.2.2 管棚超前支护研究 |
1.2.3 超大断面隧道锚固体系协同作用的研究 |
1.2.4 超大断面隧道施工工法的研究 |
1.3 研究中存在的问题 |
1.4 论文主要研究内容 |
1.5 论文研究方法及技术路线 |
2 超大断面隧道围岩压力分布规律及破坏演化特性 |
2.1 超大断面隧道围岩压力演化特性及分布规律 |
2.1.1 统计案例的基本情况 |
2.1.2 超大断面隧道围岩压力的演化特性 |
2.1.3 超大断面隧道围岩压力的分布规律 |
2.1.4 超大断面隧道围岩压力经验公式 |
2.2 超大断面隧道围岩破坏的演化特性 |
2.2.1 现场监测流程 |
2.2.2 多点位移计试验结果分析 |
2.2.3 松动圈的发展规律研究 |
2.3 本章小结 |
3 超大断面隧道管棚超前支护机理 |
3.1 管棚的用途及受力特点 |
3.1.1 管棚的用途及分类 |
3.1.2 管棚的作用机制 |
3.2 管棚的弹性地基梁分析模型 |
3.2.1 模型的基本假设 |
3.2.2 模型的建立和求解 |
3.3 管棚参数分析和优化设计 |
3.3.1 管棚直径的影响 |
3.3.2 隧道开挖进尺的影响 |
3.3.3 隧道未封闭段长度的影响 |
3.3.4 隧道开挖高度的影响 |
3.4 管棚支护的控变形效果分析 |
3.4.1 工程概况 |
3.4.2 模型建立 |
3.4.3 计算结果分析 |
3.5 管棚支护效果现场实验 |
3.5.1 试验方案 |
3.5.2 监测项目及测点布设 |
3.5.3 现场试验结果分析 |
3.6 本章小结 |
4 超大断面隧道锚固体系协同作用机制 |
4.1 分析模型与基本假设 |
4.2 隧道锚杆支护作用机理解析 |
4.2.1 锚杆—围岩相互作用机理模型 |
4.2.2 围岩仅发生弹性位移 |
4.2.3 围岩发生塑性位移且锚杆在弹性阶段施作并伸入弹性区 |
4.2.4 围岩发生塑性位移且锚杆在弹性阶段施作并伸入塑性区 |
4.2.5 围岩发生塑性位移且锚杆在塑性阶段施作并伸入塑性区 |
4.2.6 围岩塑性阶段锚杆施作时伸入弹性区,而后伸入塑性区 |
4.2.7 围岩塑性阶段锚杆施作且始终伸入弹性区 |
4.3 隧道锚杆对围岩变形控制效果分析 |
4.3.1 模型验证与分析 |
4.3.2 锚杆参数对围岩变形控制效果的影响 |
4.4 隧道锚固体系协同作用解析 |
4.4.1 围岩弹性阶段锚杆施作,锚索施作时围岩弹性 |
4.4.2 弹性围岩锚杆施作,塑性围岩锚索施作且锚杆伸入塑性区 |
4.4.3 弹性围岩锚杆施作,塑性围岩锚索施作且锚杆伸入弹性区 |
4.4.4 塑性围岩锚杆施作伸入弹性区,锚索施作锚杆伸入弹性区 |
4.4.5 塑性围岩锚杆施作伸入弹性区,锚索施作锚杆伸入塑性区 |
4.4.6 塑性围岩锚杆施作伸入塑性区,锚索施作时围岩塑性 |
4.5 超大断面隧道锚固体系的变形控制原理与效果分析 |
4.5.1 本文解析模型的验证 |
4.5.2 隧道锚固体系的变形控制原理 |
4.5.3 锚固体系变形控制效果的影响因素分析 |
4.6 本章小结 |
5 超大断面隧道施工工法的优化及应用研究 |
5.1 超大断面隧道常用施工工法调研及对比 |
5.1.1 常用施工工法调研 |
5.1.2 台阶法 |
5.1.3 CD法和CRD法 |
5.1.4 双侧壁导坑法 |
5.1.5 施工工法对比分析 |
5.1.6 现有工法的改进 |
5.2 超大断面隧道施工工法的选择 |
5.2.1 施工工法拟选及模型建立 |
5.2.2 计算结果分析 |
5.3 施工参数的优化 |
5.3.1 开挖进尺的优化 |
5.3.2 台阶长度的优化 |
5.4 新八达岭隧道大跨过渡段开挖方案确定 |
5.5 新八达岭隧道大跨过渡段施工工法效果验证 |
5.5.1 监测项目及测点布置 |
5.5.2 洞周收敛 |
5.5.3 围岩内部位移 |
5.5.4 围岩压力 |
5.5.5 初支钢架应力 |
5.5.6 预应力锚索轴力 |
5.5.7 预应力锚杆轴力 |
5.5.8 初支二衬接触压力 |
5.5.9 二次衬砌内力 |
5.6 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)浅埋段隧道围岩变形规律模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 围岩变形对隧道工程的危害 |
1.2.1 隧道施工地质灾害的种类 |
1.2.2 隧道施工灾害案例 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内研究现状 |
1.3.2 国外研究现状 |
1.4 研究内容及研究方法 |
1.5 技术路线 |
第二章 围岩变形理论与一般变形规律 |
2.1 隧道围岩变形基本理论 |
2.1.1 隧道围岩材料变形及其本构关系 |
2.1.2 隧道围岩结构变形及其本构关系 |
2.2 浅埋隧道开挖引起的上覆岩体移动变形规律 |
2.2.1 单元开挖引起上覆岩体移动机理 |
2.2.2 隧道开挖引起上覆岩层移动影响因素 |
2.2.3 隧道开挖引起上覆岩层的移动规律 |
2.3 本章小结 |
第三章 工程概况与有限元模型建立 |
3.1 工程概况及特点 |
3.2 工程地质概况 |
3.3 施工工艺 |
3.3.1 开挖方法 |
3.3.2 支护方法 |
3.4 有限元理论 |
3.4.1 MIDAS GTS NX介绍 |
3.4.2 本构模型 |
3.4.3 MIDAS GTS NX建模流程 |
3.5 浅埋隧道开挖数值模拟 |
3.5.1 相关参数选取 |
3.5.2 主要假设 |
3.5.3 模型介绍 |
3.5.4 工况设置 |
3.5.5 数值模拟的过程 |
3.6 本章小结 |
第四章 模拟结果分析 |
4.1 隧道开挖后围岩位移云图及分析 |
4.1.1 喷射混凝土厚度0.10m不同工况下围岩位移云图及分析 |
4.1.2 喷射混凝土厚度0.28米不同工况下围岩位移云图及分析 |
4.1.3 喷射混凝土厚度0.50米不同工况下围岩位移云图及分析 |
4.2 喷射混凝土厚度对围岩变形的影响 |
4.3 钢拱架间距对围岩变形的影响 |
4.4 开挖步距对围岩变形的影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 实测数据验证分析及围岩位移控制研究 |
5.1 隧道超前地质预报系统 |
5.1.1 地质超前预报系统 |
5.1.2 地质雷达 |
5.1.3 超前探孔 |
5.1.4 超前预报整体方案 |
5.2 隧道现场监测项目与监测方法 |
5.3 围岩位移监测数据 |
5.4 数值模拟数据与实测数据对比分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(3)超大跨度水平层状围岩隧道变形机理与稳定性控制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 选题背景与目的 |
1.1.3 问题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 四车道超大跨度公路隧道建设现状 |
1.2.2 超大跨公路隧道施工过程力学研究现状 |
1.2.3 超大跨度隧道小净距段施工技术研究现状 |
1.2.4 超大跨度隧道围岩稳定性研究现状 |
1.3 本文主要研究内容和创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 水平层状岩体破坏模式与力学参数确定方法 |
2.1 水平层状岩体各向异性力学参数特征 |
2.1.1 室内岩样力学实验 |
2.1.2 现场原位试验 |
2.2 层状岩体各向异性物性指标反演 |
2.2.1 岩体力学参数数值反分析 |
2.2.2 隧道岩体RQD值分析 |
2.2.3 层状岩体变形参数估算 |
2.3 本章小结 |
第三章 超大跨度水平层状围岩隧道荷载演化与变形机制 |
3.1 水平层状围岩荷载演化与变形机制 |
3.1.1 Ⅲ级水平层状围岩 |
3.1.2 Ⅳ级水平层状围岩 |
3.1.3 Ⅴ级均质围岩 |
3.2 支护结构受力特征及承载特性 |
3.2.1 隧道支护结构设计参数 |
3.2.2 支护结构受力特征 |
3.3 超大跨度水平层状围岩隧道荷载演化与变形现场监测 |
3.3.1 监测方案 |
3.3.2 监测数据分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 超大跨度水平层状围岩隧道施工优化与支护内力转移 |
4.1 施工工法优化 |
4.1.1 Ⅲ级水平层状围岩工法优化 |
4.1.2 Ⅳ级水平层状围岩工法优化 |
4.1.3 Ⅴ级围岩工法优化 |
4.2 施工参数优化 |
4.3 少分部开挖条件下大跨扁平隧道不等参支护 |
4.3.1 Ⅲ级围岩不等参支护参数 |
4.3.2 Ⅳ级围岩不等参支护参数 |
4.3.3 Ⅴ级围岩不等参支护参数 |
4.4 工法转换过程支护内力转移规律 |
4.4.1 台阶法转半CD法 |
4.4.2 CD法转两台阶法 |
4.4.3 双侧壁导坑转CD法 |
4.5 本章小结 |
第五章 超大跨度小净距隧道近接程度分区与围岩稳定性 |
5.1 超大跨度小净距隧道围岩及中夹岩墙应力解析 |
5.1.1 小净距隧道围岩应力解析 |
5.1.2 中夹岩墙稳定分析 |
5.2 超大跨度小净距隧道近接施工影响分区 |
5.2.1 基于强度折减法的稳定性判据 |
5.2.2 计算模型 |
5.2.3 计算工况 |
5.2.4 计算结果分析 |
5.3 超大跨度隧道围岩及中夹岩墙稳定性模型试验 |
5.3.1 模型试验相似理论 |
5.3.2 模型试验设计及相似材料研制 |
5.3.3 地质力学模型试验系统 |
5.3.4 模型试验方案及实施 |
5.3.5 模型开挖方案 |
5.3.6 试验结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 超大跨度隧道围岩变形控制技术 |
6.1 隧道施工变形控制基准 |
6.1.1 国内其他大断面隧道经验 |
6.1.2 隧道施工变形实测结果统计 |
6.1.3 施工阶段围岩变形管理基准 |
6.2 超大跨度隧道横通道开口施工控制方法 |
6.2.1 车行横洞施工控制 |
6.2.2 人行横洞施工控制 |
6.3 超大跨度隧道浅埋小净距段控制技术 |
6.3.1 施工控制技术 |
6.3.2 支护参数 |
6.3.3 浅埋小净距段控制措施 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间参与的科研项目 |
博士期间发表的论文 |
博士期间申请的专利 |
附录 |
(4)基于Timoshenko梁的隧道纵向地震响应及减震机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 概述 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外隧道震害机理及抗减震技术研究现状 |
1.2.1 国外的研究现状 |
1.2.2 我国研究现状 |
1.3 隧道震害的主要形式及震害机理 |
1.3.1 洞口段 |
1.3.2 断层破碎带段 |
1.3.3 普通段隧道震害 |
1.4 隧道抗震设计的主要计算方法 |
1.4.1 横截面抗震设计方法 |
1.4.2 纵向抗震设计方法 |
1.4.3 三维数值模拟方法 |
1.4.4 试验方法 |
1.5 隧道减震设计分析 |
1.5.1 减震层的设置 |
1.5.2 减震缝的设置 |
1.5.3 柔性接头的设置 |
1.6 本文研究主要意义 |
1.7 本文研究主要内容和研究思路 |
1.7.1 本文研究的主要内容 |
1.7.2 本研究的技术路线 |
第2章 基于格林函数法的受轴压梁的基本振动问题求解 |
2.1 有关TB振动问题的既有研究 |
2.2 带轴力的TB的控制方程 |
2.2.1 轴力作用下TB的控制方程统一式 |
2.2.2 动力响应振幅的控制方程 |
2.3 带轴力的TB稳态动力响应的格林函数 |
2.3.1 借助Laplace变换得到格林函数 |
2.3.2 边界条件约束方程 |
2.4 确定格林函数中的常系数 |
2.4.1 铰接-铰接边界条件下的常系数 |
2.4.2 固支-铰接边界条件下的常系数 |
2.4.3 固支-固支边界条件下的常系数 |
2.4.4 固支-自由边界条件下的常系数 |
2.5 格林函数法的有效性验证及算例分析 |
2.5.1 解析解的有效性验证 |
2.5.2 轴力跃迁系数对动力响应的影响 |
2.5.3 外激励频率对动力响应的影响 |
2.5.4 轴力对自由振动的影响 |
2.5.5 在轴力作用下等效梁的定义 |
2.6 本章小结 |
第3章 隧道衬砌截面的剪切修正系数 |
3.1 不同隧道断面的剪切修正系数?的推导 |
3.2 不同隧道断面的剪切修正系数 |
3.3 本章小结 |
第4章 洞口段的隧道动力响应格林函数 |
4.1 弹性地基梁的TB动力响应格林函数 |
4.2 隧道洞口段的动力响应 |
4.2.1 边界条件对隧道动力响应的影响 |
4.2.2 轴力对隧道动力响应的影响 |
4.2.3 洞口坡率对隧道动力响应的影响 |
4.2.4 弹性地基抗力系数对隧道动力响应的影响 |
4.2.5 地表覆盖层厚度对隧道动力响应的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 地层变化段的隧道衬砌动力响应格林函数 |
5.1 基于连续TB梁模型的断层破碎带动力响应 |
5.1.1 模型的简化 |
5.1.2 柔性接头的等效扭簧模型 |
5.1.3 各梁段格林函数的力学模型 |
5.1.4 柔性接头的连续性条件 |
5.1.5 隧道穿越地层变化段的地震动力格林函数 |
5.2 地震过程中穿越地层变化段的隧道动力响应 |
5.2.1 边界条件对衬砌的动力响应的影响 |
5.2.2 较软弱地层段对衬砌的动力响应的影响 |
5.2.3 轴力对衬砌的动力响应的影响 |
5.2.4 注浆加固对衬砌动力响应的影响 |
5.3 柔性接头退化至减震缝 |
5.4 振动台模型试验中减震缝的减震效果 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于叠合梁模型的隧道衬砌减震机理 |
6.1 带减震层的隧道衬砌动力学模型 |
6.2 带减震层的隧道衬砌叠合梁模型的控制方程 |
6.2.1 叠合梁动力系统方程 |
6.2.2 叠合梁动力系统方程的矩阵简化形式 |
6.3 带减震层隧道叠合梁模型的格林函数解 |
6.3.1 拉普拉斯变换过程 |
6.3.2 拉普拉斯逆变换过程和格林函数通解 |
6.3.3 特定边界条件下减震层隧道的格林函数 |
6.4 计算与分析 |
6.4.1 两端自由边界条件下的衬砌动力响应 |
6.4.2 基于两种梁模型的动力响应对比 |
6.4.3 有、无减震层的衬砌动力响应比较 |
6.4.4 减震层节段衬砌长度对动力响应的影响 |
6.4.5 轴力变化对解得影响 |
6.4.6 地层弹性地基抗力系数对动力响应的影响 |
6.4.7 减震层对动力响应的影响 |
6.4.8 振动台模型试验中减震层的减震效果 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 本研究的主要工作及主要结论 |
7.2 有待进一步研究的问题 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的论文 |
攻读博士期间参与的主要科研项目 |
(5)挤压性围岩复杂隧道结构 ——小间距隧道支护结构力学特性及适用工法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 国内外研究现状 |
1.1 挤压性围岩 |
1.2 小间距问题 |
1.3 兰渝铁路隧道挤压大变形案例 |
1.4 关于挤压性围岩小间距问题的研究 |
第2章 依托工程背景 |
2.1 新城子隧道概况 |
2.2 地质概况 |
2.3 施工中出现的大变形问题 |
2.4 超前导洞应力释放试验概况 |
第3章 支护结构力学特性测试与分析 |
3.1 衬砌结构受力测试及初期支护变形量测 |
3.2 衬砌结构受力的对比分析 |
3.3 初期支护变形的对比分析 |
3.4 小结 |
第4章 数值模拟分析 |
4.1 分析方法与模拟工况 |
4.2 计算参数 |
4.3 不同工况下衬砌结构受力的对比分析 |
4.4 小结 |
第5章 施工方法及适用性分析 |
5.1 试验段施工方法及支护参数 |
5.2 实施情况 |
5.3 施工中出现的问题 |
5.4 挤压性围岩小间距隧道工法适用性分析 |
5.5 挤压性围岩小间距隧道施工技术关键 |
第6章 主要结论 |
第7章 结束语 |
参考文献 |
作者简历及科研成果清单 |
学位论文数据集 |
详情摘要 |
(6)大断面浅埋高速铁路隧道施工关键技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 软岩大断面浅埋隧道施工关键技术 |
1.2.2 不良地质条件下大断面隧道洞口段施工技术 |
1.2.3 大断面隧道近距离穿越建(构)筑物施工技术研究 |
1.2.4 当前研究中存在的主要问题 |
1.3 论文研究内容和方法 |
1.4 论文研究的主要创新点 |
2 浅埋软弱围岩大断面隧道超前支护技术研究 |
2.1 依托工程概况 |
2.2 超前支护有限元分析 |
2.2.1 超前支护三维有限元分析建模说明 |
2.2.2 隧道开挖过程中长管棚等超前支护的力学行为及其特征 |
2.2.3 不同支护情况下围岩位移、应力分析 |
2.2.4 不同超前支护情况下初期支护内力及变形分析 |
2.3 模型试验研究 |
2.3.1 模型试验相似材料 |
2.3.2 模型试验装置 |
2.3.3 模型试验设计 |
2.3.4 破坏特征及破坏过程描述 |
2.3.5 模型试验成果及分析 |
2.4 本章小结 |
3 不良地质条件下大断面隧道洞口段施工关键技术研究 |
3.1 依托工程概况 |
3.2 隧道仰坡稳定性分析 |
3.2.1 边坡稳定不平衡推力验算法 |
3.2.2 计算参数的选取 |
3.2.3 计算剖面的选取 |
3.2.4 安全系数计算 |
3.2.5 计算结果分析 |
3.3 软弱破碎围岩洞口应力特征数值计算分析 |
3.3.1 计算软件选用 |
3.3.2 计算参数选取 |
3.3.3 计算模型 |
3.3.4 计算工况 |
3.3.5 结果分析 |
3.4 隧道穿越不同岩性分界带处围岩稳定性数值计算分析 |
3.4.1 计算模型及计算参数 |
3.4.2 计算工况 |
3.4.3 计算结果分析 |
3.5 洞口段模型试验研究 |
3.5.1 模型材料 |
3.5.2 模型试验装置及量测仪器 |
3.5.3 洞口段不同预加固工法支护效果室内模型试验结果分析 |
3.6 隧道洞口段施工变形实测资料 |
3.7 本章小结 |
4 大断面隧道近距离下穿高速公路施工技术研究 |
4.1 依托工程概况 |
4.2 施工方法比选及地表沉降监测 |
4.2.1 工法比选数值模拟 |
4.2.2 现场实测数据分析 |
4.3 应力应变分析 |
4.3.1 数值分析 |
4.3.2 现场应力应变测试研究 |
4.3.3 应力应变分析结论 |
4.4 爆破振动 |
4.4.1 金牛山隧道下穿C匝道施工段 |
4.4.2 金牛山隧道下穿京沪高速公路正线施工段 |
4.4.3 爆破振动分析结论 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(7)关角特长铁路隧道不良地质致灾机理及控制技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地下水引起的工程问题研究现状 |
1.2.2 围岩-支护结构稳定性的研究现状 |
1.3 需要进一步研究的问题 |
1.4 本文的研究内容与技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 关角隧道工程地质问题分析 |
2.1 关角隧道概况 |
2.1.1 工程概况 |
2.1.2 地质概况 |
2.1.3 衬砌及支护形式 |
2.1.4 防排水设计 |
2.1.5 不良地质 |
2.2 关角隧道施工中遭遇的主要地质灾害 |
2.2.1 突涌水灾害 |
2.2.2 富水破碎围岩失稳 |
2.2.3 断层破碎带围岩失稳 |
2.2.4 浅埋风积砂失稳 |
2.3 小结 |
3 关角隧道突涌水机制及防治措施研究 |
3.1 关角隧道突涌水机理 |
3.1.1 突涌水形式 |
3.1.2 涌水点分布规律 |
3.1.3 突涌水水源调查 |
3.1.4 突涌水水文地质概念模型 |
3.1.5 突涌水模式及机理 |
3.2 关角隧道突涌水防治技术研究 |
3.2.1 超前地质预报方案 |
3.2.2 裂隙-溶隙型掌子面突涌水模式注浆技术 |
3.2.3 构造带型掌子面突涌水模式注浆技术 |
3.2.4 季节变动带洞身突涌水模式注浆技术 |
3.2.5 地表引排水措施 |
3.2.6 反坡隧道抽排水技术 |
3.3 局部高水压力作用下衬砌合理设计参数研究 |
3.3.1 衬砌结构水压力特征 |
3.3.2 计算模型及工况 |
3.3.3 局部水压作用下的衬砌受力特征 |
3.3.4 安全性评价 |
3.4 小结 |
4 富水破碎地层隧道失稳机理及支护对策研究 |
4.1 地下水作用下的围岩稳定性分析 |
4.1.1 地下水对岩体力学性质的影响 |
4.1.2 规范对地下水状态的考虑 |
4.1.3 考虑渗流场影响的圆形隧洞的弹塑性解 |
4.1.4 地下水作用对隧道稳定性影响的数值解 |
4.2 现场试验内容及方法 |
4.3 围岩压力特征分析 |
4.3.1 围岩压力的分布特征 |
4.3.2 围岩压力的时态特征 |
4.3.3 围岩特征曲线 |
4.4 锚杆作用效果分析 |
4.4.1 锚杆受力特征 |
4.4.2 锚杆合理设计长度分析 |
4.5 钢架喷网组合结构作用效果分析 |
4.5.1 型钢钢架应力分布及时态特征 |
4.5.2 喷混凝土的早强试验 |
4.5.3 施工步骤对支护结构受力影响 |
4.5.4 喷射混凝土支护特征曲线 |
4.5.5 支护压力、应力、位移相对发展趋势分析 |
4.5.6 型钢钢架支护特征曲线 |
4.5.7 格栅钢架支护特征曲线 |
4.5.8 组合支护体系特征曲线 |
4.6 小结 |
5 隧道过断层破碎带施工力学效应及处理技术研究 |
5.1 支护结构受力特征分析 |
5.1.1 试验断面及测点布置 |
5.1.2 测试结果分析 |
5.2 隧道支护方案的确定 |
5.2.1 初期支护参数分析 |
5.2.2 改进支护方案 |
5.2.3 改进效果数值法论证 |
5.2.4 工程应用 |
5.3 隧道纵向分区径向注浆设计参数 |
5.3.1 概述 |
5.3.2 计算模型及参数 |
5.3.3 注浆滞后掌子面距离 |
5.3.4 注浆段落长度 |
5.3.5 注浆段落间距 |
5.4 小结 |
6 结论 |
6.1 主要结论 |
6.2 论文创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)长大隧道穿越断层区施工力学特征及施工优化方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 问题的提出、选题的研究意义 |
1.1.1 问题的提出 |
1.1.2 选题的研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 穿越断层区隧道开挖过程的时空效应及开挖优化研究 |
1.2.2 穿越断层区隧道初期支护受力特性及支护参数优化方法研究 |
1.2.3 断层破碎带隧道二次衬砌受力特征研究 |
1.3 存在的问题 |
1.4 本文的主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第2章 隧道断层区围岩调查及分级 |
2.1 关角隧道工程概况 |
2.1.1 关角隧道地质概况 |
2.1.2 关角隧道二郎洞断层区工程概况 |
2.2 关角隧道9#工区工程情况调查 |
2.2.1 岩石物理力学特性和节理发育情况 |
2.2.2 施工现场围岩情况调查 |
2.2.3 施工现场地下水情况调查 |
2.2.4 现场施工情况调查 |
2.3 关角隧道断层区围岩分级 |
2.4 本章小结 |
第3章 断层区隧道开挖过程围岩位移的时空效应分析 |
3.1 分析原理 |
3.1.1 洞周位移时空效应方程 |
3.1.2 参数取值方法 |
3.1.3 方法的适用性 |
3.2 断层破碎带隧道开挖时空效应特征 |
3.2.1 时空效应方程的建立 |
3.2.2 断层区隧道时空效应特征分析 |
3.2.3 数值模拟验证 |
3.3 本章小结 |
第4章 断层区隧道开挖进尺优化方法研究 |
4.1 开挖循环进尺优化方法 |
4.1.1 开挖循环进尺优化原理 |
4.1.2 方法的优点及适用范围 |
4.2 工程实例分析 |
4.2.1 F3断层破碎带开挖循环进尺优化 |
4.2.2 f20断层破碎带开挖循环进尺优化 |
4.2.3 f22断层破碎带开挖循环进尺优化 |
4.2.4 断层区循环进尺优化总结 |
4.3 本章小结 |
第5章 穿越断层区初期支护结构受力特征现场监测研究 |
5.1 现场监测概述 |
5.1.1 现场监测目的及监测断面概况 |
5.1.2 监测方案及埋设记录 |
5.2 受断层影响初期支护结构受力特征 |
5.2.1 围岩-初期支护接触应力分析 |
5.2.2 钢拱架应力分析 |
5.2.3 锚杆轴力监测分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 钢拱架与喷射混凝土匹配优化方法研究 |
6.1 模拟方法的比选 |
6.1.1 参数取值和模型的建立 |
6.1.2 计算结果分析 |
6.1.3 模拟方法的比选小结 |
6.2 支护结构受力状态评偶及优化方法 |
6.2.1 初期支护结构的安全评估 |
6.2.2 支护参数的优化方法总结 |
6.3 F3断层影响带支护参数的优化 |
6.3.1 钢拱架和喷射混凝土的优化 |
6.3.2 锚杆长度的优化 |
6.4 优化效果评估 |
6.5 本章小结 |
第7章 断层破碎带二次衬砌受力特征研究 |
7.1 穿越断层区隧道二次衬砌受力特征现场监测分析 |
7.1.1 现场监测概述 |
7.1.2 监测结果分析 |
7.1.3 二次衬砌受力特征现场试验研究监测小结 |
7.2 穿越断层区二次衬砌受力数值模拟分析 |
7.2.1 f20断层二次衬砌受力分析 |
7.2.2 断层倾角对二次衬砌受力的影响 |
7.2.3 数值分析小结 |
7.3 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
(9)海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 衬砌外水压力的研究现状 |
1.2.2 隧道涌水量的研究现状 |
1.2.3 隧道防排水系统 |
1.2.4 地下水渗流计算理论 |
1.2.5 隧道模型试验研究 |
1.2.6 现场监控量测 |
1.3 需要进一步研究的问题 |
1.4 本文的研究思路和技术路线 |
第二章 海底隧道渗流场解析解 |
2.1 引言 |
2.2 围岩和注浆圈内的渗流场 |
2.2.1 直角坐标系下的基本方程 |
2.2.2 极坐标系下的基本方程 |
2.2.3 围岩内的渗流场 |
2.2.4 注浆圈及支护结构内的渗流场 |
2.3 暗挖海底隧道渗流场解析解 |
2.3.1 暗挖海底隧道渗流场解析解 |
2.3.2 不同施工阶段的水压力分布和渗流量 |
2.3.3 解析解的对比验证 |
2.4 厦门海底隧道渗流场理论分析 |
2.4.1 厦门海底隧道工程简介 |
2.4.2 注浆圈厚度的影响 |
2.4.3 注浆圈渗透系数的影响 |
2.4.4 初期支护渗透系数和厚度的影响 |
2.4.5 衬砌后水压力和隧道排水量之间的关系 |
2.5 本章小结 |
第三章 海底隧道衬砌水压力及结构受力特征模型试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 相似常数推导 |
3.2.1 相似定理 |
3.2.2 相似常数推导 |
3.3 试验设计 |
3.3.1 试验目的 |
3.3.2 主要试验设备 |
3.3.3 试验数据采集 |
3.3.4 相似材料 |
3.3.5 试验荷载 |
3.3.6 主要试验步骤 |
3.4 渗流场分布规律模型试验研究 |
3.4.1 全封堵方式下水压力分布 |
3.4.2 限排方式下的水压力分布 |
3.4.3 排水能力对水压力的影响 |
3.5 二次衬砌结构受力特征模型试验研究 |
3.5.1 全封堵方式下衬砌受力特征 |
3.5.2 限排方式下衬砌受力特征 |
3.6 初期支护开挖模拟模型试验 |
3.6.1 开挖过程中初期支护后水压力变化规律 |
3.6.2 开挖过程中初期支护变形规律 |
3.6.3 开挖完成后结构状态 |
3.7 防水板全包与半包条件下隧道结构受力特征比较 |
3.7.1 全封堵条件下各点水压变化规律 |
3.7.2 限排条件下各测点水压力变化规律 |
3.7.3 全封堵条件下各点的衬砌结构受力特征 |
3.7.4 限排条件下衬砌结构受力特征 |
3.8 本章小结 |
第四章 海底隧道渗流场数值分析 |
4.1 引言 |
4.2 厦门海底隧道衬砌渗流场数值分析 |
4.2.1 数值计算原理 |
4.2.2 初期支护渗水量分析 |
4.2.3 回填注浆对初期支护受力的影响 |
4.3 基于流固耦合的海底隧道渗流场及支护结构受力分析 |
4.3.1 流固耦合计算理论 |
4.3.2 海底隧道支护结构受力分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 工程应用及现场监测 |
5.1 堵水限排情况下初期支护水压力的确定 |
5.2 厦门海底隧道堵水限排的工程措施 |
5.2.1 半包式防水板防水 |
5.2.2 堵水注浆技术 |
5.2.3 衬砌自防水 |
5.2.4 施工缝防水 |
5.2.5 分区防水 |
5.3 现场监测与施工验证 |
5.3.1 孔隙水压力量测 |
5.3.2 围岩径向接触压力量测 |
5.3.3 初期支护安全评价 |
5.3.4 初期支护回填注浆水压力监测 |
5.4 涌水量现场调查及排水量控制标准 |
5.4.1 厦门海底隧道排水量现场调查 |
5.4.2 厦门海底隧道排水量控制标准 |
5.4.3 厦门海底隧道渗水病害调查 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(10)龙山大跨连拱隧道设计与施工(论文提纲范文)
1 工程概况 |
1.1 隧道地理位置及工程概况 |
1.2 隧道工程地质、地貌概况 |
2 设计技术标准 |
3 隧道内轮廓设计 |
4 洞口及洞门设计 |
5 施工方案设计与信息化施工 |
5.1 施工方案设计 |
5.2 信息化施工 |
6 结束语 |
四、浅埋双连拱龙山隧道F_3断层段施工对策(论文参考文献)
- [1]超大断面隧道围岩施工力学响应特征及控制[D]. 刘道平. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]浅埋段隧道围岩变形规律模拟研究[D]. 苗彪彪. 安徽建筑大学, 2020(01)
- [3]超大跨度水平层状围岩隧道变形机理与稳定性控制[D]. 侯福金. 山东大学, 2019(02)
- [4]基于Timoshenko梁的隧道纵向地震响应及减震机理研究[D]. 陈涛. 西南交通大学, 2017(10)
- [5]挤压性围岩复杂隧道结构 ——小间距隧道支护结构力学特性及适用工法研究[D]. 张雄伟. 中国铁道科学研究院, 2017(06)
- [6]大断面浅埋高速铁路隧道施工关键技术研究[D]. 朱浩波. 北京交通大学, 2015(10)
- [7]关角特长铁路隧道不良地质致灾机理及控制技术研究[D]. 万飞. 北京交通大学, 2014(12)
- [8]长大隧道穿越断层区施工力学特征及施工优化方法研究[D]. 李达. 西南交通大学, 2012(03)
- [9]海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究[D]. 杜朝伟. 北京交通大学, 2011(09)
- [10]龙山大跨连拱隧道设计与施工[J]. 韩永宏. 山西交通科技, 2009(06)