隧道围岩与支护结构相互作用机理及其应用研究
发布时间：2022-02-24 09:23
隧道围岩与支护结构的相互作用关系是隧道工程建设的核心问题,直接影响到围岩压力的大小、支护类型、支护参数的选择,以及隧道支护时机及支护刚度的确定,开展相关研究对于隧道设计和隧道稳定性评价,具有十分重要的意义和应用价值。本文以石凹顶隧道为依托,通过理论分析、现场监测、数值模拟等研究方法,对隧道围岩与支护结构的相互作用关系展开了系统研究,得到以下主要研究成果:（1）针对现行规范在计算浅埋偏压小净距隧道围岩压力存在的不足,推导了考虑左右洞先后施工相互影响的浅埋偏压小净距隧道围岩压力理论计算公式。（2）建立了一种围绕围岩与支护结构稳定性的定量评价方法。依托石凹顶隧道工程实例,分别建立了不同支护时机、不同支护刚度下围岩与支护结构相互作用的曲线,通过确定图中平衡点坐标,计算隧道围岩与支护结构的安全系数。（3）依据石凹顶隧道典型断面围岩与支护结构的变形、围岩压力、钢拱架应力以及喷射混凝土应力的现场监测数据,得出了围岩与支护结构的安全系数,并结合现场围岩压力监测数据,验证了考虑施工影响的浅埋偏压小净距隧道围岩压力理论计算公式的合理性。（4）根据推导的浅埋偏压小净距隧道围岩压力理论计算公式分析了隧道地面坡...
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
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 隧道围岩稳定性研究现状
1.2.2 隧道围岩压力计算方法研究现状
1.2.3 隧道围岩与支护结构相互作用关系研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文研究技术路线
2 隧道围岩变形及其稳定性评价
2.1 隧道围岩的变形与破坏
2.2 隧道围岩的变形预测
2.2.1 回归分析函数选取方法
2.2.2 回归分析
2.3 隧道围岩稳定性的评价方法
2.3.1 极限位移量法
2.3.2 变形速率和变形加速度法
2.3.3 允许位移量法
2.4 隧道围岩稳定性影响因素
2.4.1 工程地质因素
2.4.2 工程施工因素
2.4.3 时间因素
2.5 维护隧道围岩稳定性的支护措施
2.5.1 维护隧道围岩稳定的基本原则
2.5.2 支护分类与注浆加固
2.6 本章小节
3 隧道围岩压力计算研究
3.1 现行规范中围岩压力的计算方法
3.1.1 隧道深、浅埋分界
3.1.2 深埋单洞隧道围岩压力计算
3.1.3 浅埋偏压隧道围岩压力计算
3.2 考虑施工影响的浅埋偏压小净距隧道围岩压力计算
3.2.1 先行洞开挖
3.2.2 后行洞开挖
3.2.3 后行洞开挖后先行洞围岩压力
3.3 本章小节
4 隧道支护结构与围岩相互作用的力学机理研究
4.1 支护结构与围岩作用原理
4.2 围岩特征曲线建立
4.2.1 Hoke-Brown岩体强度准则
4.2.2 围岩特征曲线方程建立
4.3 支护结构特征曲线建立
4.3.1 锚杆支护特征曲线
4.3.2 钢拱架支护特征曲线
4.3.3 喷射混凝土支护特征曲线
4.3.4 联合支护结构特征曲线
4.4 隧道围岩-支护结构相互作用分析
4.5 隧道围岩-支护结构安全性分析
4.6 本章小节
5 工程应用
5.1 工程概述及场址工程地质条件
5.1.1 工程概述
5.1.2 隧道场址工程地质条件
5.1.3 隧道围岩分级及工程地质评价
5.2 隧道施工方案及现场监测内容
5.2.1 隧道施工方案
5.2.2 现场监测内容
5.2.3 现场监测点布置
5.3 围岩变形及其稳定性分析
5.4 围岩压力特征分析
5.4.1 围岩压力和接触压力随时间变化特征
5.4.2 围岩压力和接触压力空间分布特征
5.4.3 围岩压力理论计算值与现场监测值对比分析
5.4.4 围岩压力影响因素分析
5.5 围岩与支护结构作用效果分析
5.5.1 钢拱架应力特征分析
5.5.2 喷射混凝土应力特征分析
5.6 支护时机以及支护刚度的确定
5.6.1 支护时机的确定
5.6.2 支护刚度的确定
5.6.3 组合支护作用效果分析
5.7 本章小节
6 开挖方法对隧道施工力学影响的数值模拟
6.1 FLAC3D基本原理
6.1.1 FLAC3D的基本特征
6.2 计算模型的建立
6.2.1 模型假设
6.2.2 CD法施工过程模拟
6.2.3 预留核心土法施工过程模拟
6.3 开挖方法对隧道施工力学的影响
6.3.1 围岩位移场分析
6.3.2 围岩应力场分析
6.3.3 围岩塑性区分步
6.3.4 初期支护结构受力分析
6.4 本章小节
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
本文编号：3642437
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
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 隧道围岩稳定性研究现状
1.2.2 隧道围岩压力计算方法研究现状
1.2.3 隧道围岩与支护结构相互作用关系研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文研究技术路线
2 隧道围岩变形及其稳定性评价
2.1 隧道围岩的变形与破坏
2.2 隧道围岩的变形预测
2.2.1 回归分析函数选取方法
2.2.2 回归分析
2.3 隧道围岩稳定性的评价方法
2.3.1 极限位移量法
2.3.2 变形速率和变形加速度法
2.3.3 允许位移量法
2.4 隧道围岩稳定性影响因素
2.4.1 工程地质因素
2.4.2 工程施工因素
2.4.3 时间因素
2.5 维护隧道围岩稳定性的支护措施
2.5.1 维护隧道围岩稳定的基本原则
2.5.2 支护分类与注浆加固
2.6 本章小节
3 隧道围岩压力计算研究
3.1 现行规范中围岩压力的计算方法
3.1.1 隧道深、浅埋分界
3.1.2 深埋单洞隧道围岩压力计算
3.1.3 浅埋偏压隧道围岩压力计算
3.2 考虑施工影响的浅埋偏压小净距隧道围岩压力计算
3.2.1 先行洞开挖
3.2.2 后行洞开挖
3.2.3 后行洞开挖后先行洞围岩压力
3.3 本章小节
4 隧道支护结构与围岩相互作用的力学机理研究
4.1 支护结构与围岩作用原理
4.2 围岩特征曲线建立
4.2.1 Hoke-Brown岩体强度准则
4.2.2 围岩特征曲线方程建立
4.3 支护结构特征曲线建立
4.3.1 锚杆支护特征曲线
4.3.2 钢拱架支护特征曲线
4.3.3 喷射混凝土支护特征曲线
4.3.4 联合支护结构特征曲线
4.4 隧道围岩-支护结构相互作用分析
4.5 隧道围岩-支护结构安全性分析
4.6 本章小节
5 工程应用
5.1 工程概述及场址工程地质条件
5.1.1 工程概述
5.1.2 隧道场址工程地质条件
5.1.3 隧道围岩分级及工程地质评价
5.2 隧道施工方案及现场监测内容
5.2.1 隧道施工方案
5.2.2 现场监测内容
5.2.3 现场监测点布置
5.3 围岩变形及其稳定性分析
5.4 围岩压力特征分析
5.4.1 围岩压力和接触压力随时间变化特征
5.4.2 围岩压力和接触压力空间分布特征
5.4.3 围岩压力理论计算值与现场监测值对比分析
5.4.4 围岩压力影响因素分析
5.5 围岩与支护结构作用效果分析
5.5.1 钢拱架应力特征分析
5.5.2 喷射混凝土应力特征分析
5.6 支护时机以及支护刚度的确定
5.6.1 支护时机的确定
5.6.2 支护刚度的确定
5.6.3 组合支护作用效果分析
5.7 本章小节
6 开挖方法对隧道施工力学影响的数值模拟
6.1 FLAC3D基本原理
6.1.1 FLAC3D的基本特征
6.2 计算模型的建立
6.2.1 模型假设
6.2.2 CD法施工过程模拟
6.2.3 预留核心土法施工过程模拟
6.3 开挖方法对隧道施工力学的影响
6.3.1 围岩位移场分析
6.3.2 围岩应力场分析
6.3.3 围岩塑性区分步
6.3.4 初期支护结构受力分析
6.4 本章小节
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
本文编号：3642437
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