土质隧道开挖模拟和施工监控量测研究

论文摘要

本文结合天恒山隧道施工,对其开挖方法的选择以及施工监控量测进行了研究。文中介绍了土质隧道常用的开挖方法及其要点、注意事项等。以选择合理的天恒山隧道的开挖方法为目的,运用有限元软件建立平面弹塑性模型,基于反转应力释放法实现围岩开挖应力释放,对台阶法、上导坑法和中隔壁墙法的开挖支护过程进行动态模拟,从各开挖步骤围岩的应力大小和发展,围岩变形的大小和塑性区的发展,围岩—支护结构的变形以及支护应力进行对比分析,最后对三种开挖方法进行综合比较,得出了上导坑法为最优开挖方法的结论。本文结合天恒山隧道施工的监控量测工作,对监控量测的基本原理、量测仪器的要求、监控量测数据信息采集及量测设计、量测信息分析等几个方面进行了研究。量测工作主要进行了地表沉降监测、洞内周边位移监测、围岩内部位移监测、支护应力监测、围岩与衬砌接触应力量测。我们建立了围岩稳定的判定方法,通过监控量测掌握围岩变形动态和支护结构的工作状态,为判定围岩稳定提供可靠信息,保证隧道施工安全,为二次衬砌提供合理的支护时机,积累了资料,为以后设计和施工提供类比依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 土质隧道设计施工
• 1.2.2 数值模拟方法
• 1.2.3 隧道施工监控量测
• 1.3 研究内容及方法
• 第2章 土质隧道施工方法
• 2.1 依托工程的概况
• 2.1.1 工程地质
• 2.1.2 隧道设计概况
• 2.2 土质隧道开挖的特殊性
• 2.3 土质隧道开挖方法
• 2.3.1 全断面开挖法
• 2.3.2 台阶法
• 2.3.3 分部开挖法
• 第3章 有限元法模拟和分析
• 3.1 有限元数值方法模拟概述
• 3.2 三种开挖方法的模拟
• 3.2.1 计算模型
• 3.2.2 模拟结果
• 3.3 三种工法的比较
• 3.4 小结
• 第4章 隧道施工监控量测
• 4.1 隧道施工监控量测的必要性
• 4.2 本项目采用的量测仪器
• 4.3 监控量测方法和结果处理
• 4.3.1 监控量测内容
• 4.3.2 监测数据处理
• 4.3.3 量测管理
• 4.3.4 监测结果异常的处理
• 4.4 天恒山隧道监测及结果分析
• 4.4.1 洞内外观察
• 4.4.2 周边位移量测结果分析
• 4.4.3 地表下沉量测结果分析
• 4.4.4 围岩内部位移量测结果分析
• 4.4.5 围岩接触应力、喷层应力量测数据分析
• 4.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士研究生期间发表论文