论文题目: 基于数值模拟和监测监控的隧道围岩稳定性判定方法的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 工程力学
作者: 薛光桥
导师: 张开银
关键词: 隧道工程,围岩稳定性,数值模拟,监控量测,灰色理论
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着我国科学、技术、经济的迅速发展，交通运输、水利、水电、城市地下交通及空间利用等，特别是近几年蓬勃兴起的高速公路建设，对隧道工程在质量上和难度上提出了更高的要求。大规模的地下工程建设促进了隧道修建技术的进步，大量的锚喷支护工程实践和岩石力学的迅速发展，导致了现代支护理论的建立，在此基础上出现了更为有效、合理的基于“新奥法(新奥地利隧道工程法)”思想的设计施工方法。“新奥法”施工一个基本要求就是根据现场量测数据及时的判断围岩的稳定情况，从而选取合理的支护参数和支护时间。所以，研究隧道围岩稳定性判定对于更好的贯彻“新奥法”思想、做到施工信息化和节约隧道的施工成本具有非常重要的意义。 本文以沪蓉高速公路宜(昌)至长(阳)段殷家岩隧道施工监测监控项目为依托，首先从理论上分析了隧道开挖过程中围岩的力学特征和稳定性判定的判据，然后从数值模拟和现场测控两个方面对该隧道开挖后的围岩稳定性情况进行了分析，主要采用的技术手段有： 1、利用通用有限元计算软件ANSYS7.0模拟整个隧道开挖过程，分析开挖过程中的危险点和稳定性测试的敏感点。 2、采用先进的光纤光栅传感器测试开挖后围岩的应变状态，并利用弹性力学有关理论导出由应变到位移的反演公式，计算出由于开挖所造成的收敛位移和收敛速率。 3、根据灰色理论编写了围岩收敛位移的预测程序GM-TUNNEL，预测收敛位移测试点的最终收敛位移。 4、依据《公路隧道施工技术规范(JTJ024-94)》和以上计算出的位移收敛速率和最终收敛位移，有效地判定围岩的稳定情况。 该工程实践证明，利用上述方法判定隧道围岩的稳定性具有准确可靠、简单实用等优点。 本文从实际出发，所采用的程序及研究结论对以后其它的双联拱隧道的设计施工有一定的借鉴作用。特别是采用灰色系统的预测理论和方法以及利用测试围岩应变反演隧道洞周相对位移的全新方法，为同类双联拱隧道施工过程中武汉理工大学硕士学位论文的围岩稳定性判断提出了一种全新的思路和方法。关键词:隧道工程，围岩稳定性，数值模拟，监控量测，灰色理论
论文目录:
第1章 绪论
1.1 问题的提出
1.1.1 我国公路隧道的发展现状
1.1.2 公路隧道的特点
1.1.3 新奥法理论概述
1.1.4 新奥法的监测监控概述
1.2 文献阅读综述
1.2.1 隧道工程的发展趋势
1.2.2 隧道设计方法概述
1.2.3 隧道围岩稳定性分析方法概述
1.2.4 国内外隧道围岩稳定性研究的新趋势
第2章 隧道结构的力学特征及稳定性原理
2.1 概论
2.1.1 隧道结构体系及其形成
2.1.2 隧道结构中荷载、结构、材料的不可分割性
2.2 隧道结构的力学特征
2.2.1 初始地应力场
2.2.2 毛洞的围岩力学状态
2.2.3 支护后围岩的应力状态
2.3 隧道结构的稳定性判定原理
2.3.1 隧道稳定性判定的意义与原则
2.3.2 隧道稳定性位移判别
第3章 双联拱隧道稳定性的数值模拟
3.1 概论
3.1.1 隧道工程数值模拟的主要方法
3.1.2 影响隧道工程数值模拟的主要因素
3.2 隧道工程的有限元法数值模拟理论
3.2.1 计算范围的确定和离散方法
3.2.2 边界条件和初始地应力场
3.2.3 隧道有限元法模拟中的本构模型
3.2.4 隧道施工过程的模拟
3.3 背景工程介绍
3.4 殷家岩隧道围岩稳定性ANSYS模拟实例
3.4.1 计算假定
3.4.2 单元的选用
3.4.3 材料参数选取
3.4.4 计算模型及载荷确定
3.5 模拟计算的结果分析
3.5.1 计算的可靠性检验
3.5.2 断面危险点的确定
3.5.3 最终收敛位移的模拟
3.6 结论
第4章 隧道稳定性的现场应变测试
4.1 概论
4.1.1 隧道围岩稳定性判定方法
4.1.2 洞周收敛位移测量手段及其缺点
4.2 围岩稳定性判定的应变测试技术
4.2.1 位移反演的基本方法
4.2.2 公式推导
4.3 隧道围岩应变的测试
4.3.1 测试方案
4.3.2 光线光栅传感器
4.4 结果分析
第5章 基于灰色理论的围岩收敛最终位移量的确定
5.1 灰色理论概述
5.2 灰色理论GM(1.1)模型
5.2.1 GM(1.1)模型
5.2.2 模型的精度
5.3 隧道最终收敛位移量计算
5.3.1 GM-TUNNEL程序
5.3.2 殷家岩隧道计算结果
5.3.3 结论
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 本论文研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
发布时间: 2005-04-13
参考文献
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