排水模式对高速铁路隧道仰拱变形影响研究
发布时间：2022-11-03 21:24
我国地域辽阔,地质条件复杂,铁路山岭隧道工程建设以及运营阶段常常出现各种病害,其中仰拱结构的变形在铁路隧道中尤其突出。当前对于地下水产生的仰拱变形主要考虑的是水理作用于围岩,由于围岩遇水软弱产生的破坏。但由于水的流动性和水压的可传递性,隧道的衬砌结构往往要承受较高的水压力。对于隧道仰拱在水压力作用下产生的变形鲜有研究。弄清水压力作用下仰拱隆起的原因以及如何选择合理地排水模式,对减少地下水压力对于仰拱变形的影响至关重要。本文依托拟建的川藏铁路成康段隧道工程,采用理论解析、数值模拟以及模型试验的方法,研究了外水作用下隧道衬砌仰拱变形成因以及不同排水模式对隧道仰拱变形的影响。主要研究成果如下:1.统计和分析了国内外由于水压力作用下发生变形破坏的隧道,并识别出三个在外水作用下仰拱的变形原因。同时对目前常用的隧道排水模式进行对比分析,总结出它们的优缺点,特别是对于富水地层仰拱的影响。基于相关渗流理论,阐述了有限差分软件FLAC3D对于流固耦合模拟的原理和过程,论证了有限差分法计算渗流场的可行性。2.通过数值模拟方法以及模型试验对水作用下围岩渗透系数、水头高度以及初支与二衬之间的空隙对仰拱隆起的作...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道仰拱变形统计实例
1.2.2 隧道仰拱变形机理研究
1.2.3 隧道衬砌外水压力研究
1.2.4 山岭隧道排水模式研究
1.3 本文研究内容及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 研究技术路线
第二章 渗流场作用下隧道仰拱变形成因识别
2.1 外水压力作用下隧道仰拱变形成因识别
2.1.1 外水压力作用下不同隧道仰拱变形状况
2.1.2 外水压力作用下隧道仰拱变形成因识别
2.2 现阶段铁路隧道不同排水模式优缺点分析
2.3 基于有限差分法计算渗流场的基本原理
2.4 本章小结
第三章 外水作用下隧道衬砌仰拱变形成因数值模拟研究
3.1 隧道计算模型与参数设计
3.1.1 隧道计算模型
3.1.2 模型参数选择
3.1.3 泄水孔的模拟
3.1.4 数值计算渗流场求解器的选择
3.2 不同渗透系数对衬砌仰拱变形影响
3.2.1 工况设计
3.2.2 渗流场状态及渗流场流速矢量分布图
3.2.3 衬砌外侧水压力分布规律
3.2.4 仰拱处位移
3.2.5 衬砌结构应力分析
3.3 不同水头高度对衬砌仰拱变形影响
3.3.1 衬砌外侧水压力分布规律
3.3.2 仰拱处位移
3.3.3 衬砌结构应力分析
3.4 初支与二衬之间的空隙对仰拱变形影响
3.4.1 模型参数选择与工况设计
3.4.2 渗流场状态
3.4.3 衬砌外侧水压力分布规律
3.4.4 衬砌仰拱处位移
3.4.5 衬砌结构应力分析
3.5 本章小结
第四章 不同排水模式对于隧道仰拱变形影响数值模拟研究
4.1 数值模型概况
4.1.1 数值计算模型
4.1.2 模型相关参数及工况设计
4.2 数值模拟结果分析
4.2.1 渗流场状态及渗流场流速矢量分布图
4.2.2 衬砌外侧水压力分布规律
4.2.3 衬砌位移
4.2.4 衬砌结构应力分析
4.3 本章小结
第五章 不同排水模式对于隧道仰拱变形模型试验研究
5.1 模型试验准备概况
5.1.1 模型试验理论
5.1.4 模型试验设计
5.2 试验工况和监测内容
5.2.1 试验工况
5.2.2 试验监测内容
5.2.3 试验步骤
5.3 模型试验数据分析
5.3.1 衬砌水压力
5.3.2 仰拱处位移
5.3.3 衬砌结构内力
5.4 本章小结
结论与建议
结论
不足及建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
本文编号：3700651
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道仰拱变形统计实例
1.2.2 隧道仰拱变形机理研究
1.2.3 隧道衬砌外水压力研究
1.2.4 山岭隧道排水模式研究
1.3 本文研究内容及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 研究技术路线
第二章 渗流场作用下隧道仰拱变形成因识别
2.1 外水压力作用下隧道仰拱变形成因识别
2.1.1 外水压力作用下不同隧道仰拱变形状况
2.1.2 外水压力作用下隧道仰拱变形成因识别
2.2 现阶段铁路隧道不同排水模式优缺点分析
2.3 基于有限差分法计算渗流场的基本原理
2.4 本章小结
第三章 外水作用下隧道衬砌仰拱变形成因数值模拟研究
3.1 隧道计算模型与参数设计
3.1.1 隧道计算模型
3.1.2 模型参数选择
3.1.3 泄水孔的模拟
3.1.4 数值计算渗流场求解器的选择
3.2 不同渗透系数对衬砌仰拱变形影响
3.2.1 工况设计
3.2.2 渗流场状态及渗流场流速矢量分布图
3.2.3 衬砌外侧水压力分布规律
3.2.4 仰拱处位移
3.2.5 衬砌结构应力分析
3.3 不同水头高度对衬砌仰拱变形影响
3.3.1 衬砌外侧水压力分布规律
3.3.2 仰拱处位移
3.3.3 衬砌结构应力分析
3.4 初支与二衬之间的空隙对仰拱变形影响
3.4.1 模型参数选择与工况设计
3.4.2 渗流场状态
3.4.3 衬砌外侧水压力分布规律
3.4.4 衬砌仰拱处位移
3.4.5 衬砌结构应力分析
3.5 本章小结
第四章 不同排水模式对于隧道仰拱变形影响数值模拟研究
4.1 数值模型概况
4.1.1 数值计算模型
4.1.2 模型相关参数及工况设计
4.2 数值模拟结果分析
4.2.1 渗流场状态及渗流场流速矢量分布图
4.2.2 衬砌外侧水压力分布规律
4.2.3 衬砌位移
4.2.4 衬砌结构应力分析
4.3 本章小结
第五章 不同排水模式对于隧道仰拱变形模型试验研究
5.1 模型试验准备概况
5.1.1 模型试验理论
5.1.4 模型试验设计
5.2 试验工况和监测内容
5.2.1 试验工况
5.2.2 试验监测内容
5.2.3 试验步骤
5.3 模型试验数据分析
5.3.1 衬砌水压力
5.3.2 仰拱处位移
5.3.3 衬砌结构内力
5.4 本章小结
结论与建议
结论
不足及建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
本文编号：3700651
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3700651.html
