软弱黄土公路隧道支护体系受力特征分析

论文摘要

我国对黄土公路隧道研究取得了一些成果,但由于软弱黄土力学性能比较差,遇水时土颗粒崩解,表现为较强的湿陷性,同时黄土的区域差异性也比较大,所以新的问题不断暴露,已建隧道存在和出现各种病害,在建隧道施工过程中出现一些塌方,这些问题既影响了隧道作为快速安全交通通道的功能,又造成了人员财产损失,显然是与建设隧道的初衷相违背,这也使业内人士越来越意识到软弱黄土公路隧道建设水平的提高,最终必须依赖理论上的发展与突破,一些深层次技术问题尚需要不断探索与解决。本文以大有山隧道为依托工程,从理论上分析开挖对围岩应力及应变的影响,同时从力学角度阐述了围岩应力与支护体系受力的关系。通过大规模的现场测试,研究了一衬和仰拱围岩压力、一衬和二衬接触压力、锚杆轴力以及仰拱和二衬混凝土的应力应变,随时间变化规律及分布特性。采用大型数值模拟软件分析软弱黄土公路隧道在施工过程中,支护体系受力变化,总结其受力特征及分布规律,同时分析不同施工工法对支护体系受力的影响。综合分析,得出了施工过程中支护体系受力特征及其薄弱环节,同时指明施工工法对支护体系受力有不可忽视的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 研究背景
• 1.3 软弱黄土公路隧道研究现状’
• 1.3.1 围岩压力理论
• 1.3.2 数值模拟分析
• 1.3.3 工程实测分析
• 1.3.4 施工方法
• 1.4 本文研究内容
• 1.4.1 现场测试研究
• 1.4.2 数值模拟分析研究
• 第二章 软弱黄土公路隧道支护体系受力基本理论
• 2.1 隧道开挖方式
• 2.2 围岩的应力变化
• 2.2.1 初始的围岩应力状态
• 2.2.2 开挖后的围岩应力状态
• 2.2.3 支护后围岩的应力状态
• 2.3 隧道支护体系受力的影响因素
• 2.4 小结
• 第三章 现场测试及结果分析
• 3.1 依托工程概况
• 3.2 测试内容与方法
• 3.2.1 测试内容与目的
• 3.2.2 测试元件埋设方法及注意事项
• 3.2.3 测试数据处理方法
• 3.2.4 测试方案
• 3.3 测试结果分析
• 3.3.1 初支受压测试结果及分析
• 3.3.2 锚杆轴力测试结果及分析
• 3.3.3 二衬受力测试结果分析
• 3.3.4 二衬变形测试结果分析
• 3.4 小结
• 第四章 支护体系受力数值模拟分析
• 4.1 基本原理
• 4.1.1 有限元法简介
• 4.1.2 分步开挖（卸载）模拟
• 4.1.3 计算软件简介
• 4.2 计算模型及参数
• 4.2.1 本文的模拟说明
• 4.2.2 计算模型及参数
• 4.3 有限元计算结果分析
• 4.3.1 浅埋杂填土段支护体系受力计算结果分析
• 4.3.2 深埋段支护体系受力计算结果分析
• 4.3.3 工法对支护体系受力影响计算结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢