黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究

论文题目: 黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 岩土工程

作者: 孙辉

导师: 刘新荣

关键词: 黄土,连拱隧道,监测,位移反分析,神经网络,数值模拟

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 黄土作为一种特殊的围岩,有着其特殊的力学性质,而对于黄土连拱隧道这种新事物,还有许多需要研究的地方。随着隧道支护设计理论不断发展,新奥法成为现代支护理论的典型代表,尤其是现场监控量测的应用,并与理论分析结合,发展为一种适应地下工程特点和当前技术水平的新的设计方法——信息化设计方法。现场监控量测,动态设计,信息化施工已经成为当前隧道及其地下工程设计和建设的发展方向。本文以离石连拱隧道为研究背景,结合施工现场的监控量测和数值模拟,试图对现场监控量测,动态设计,信息化施工在黄土连拱隧道中的有效应用进行分析。综合分析了隧道地质条件、隧道围岩在施工过程的应力和应变的变化情况及隧道的稳定性等。对黄土连拱隧道的施工力学响应进行了监测和数值模拟分析,总结了离石隧道新奥法监测的基本原则和特点,系统分析了隧道围岩变形特点和衬砌结构应力变化规律。在工程试验、现场监测和前期计算分析的基础上,建立了地质与施工的概化模型,以现场监测的位移数据为基本变量,按正交设计方法进行计算方案的组合,应用神经网络优化算法,采用ANSYS 有限元程序完成了隧道围岩力学性能参数的位移反分析,并利用反分析得到的围岩力学性能参数建立三维有限元模型,通过对比现场监测结果与数值模拟结果进行对比分析,对隧道施工过程中和运行期间的整体稳定性进行了分析。位移反分析和数值模拟的结果与现场实测值都较为吻合。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 工程概况

1.1.2 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 黄土隧道研究现状

1.2.2 连拱隧道研究现状

1.2.3 信息化监测技术和信息化施工研究现状

1.2.4 岩土工程位移反分析

1.2.5 围岩稳定性评价

1.3 主要研究内容

1.4 研究思路及技术路线

2 隧道现场监测及成果分析

2.1 隧道施工概况

2.2 隧道的现场监测

2.2.1 隧道施工期监测的基本原则

2.2.2 隧道施工期监测的项目及仪器布置

2.2.3 量测方法和量测计划

2.2.4 量测频度

2.3 隧道施工期监测成果及分析

2.3.1 地表沉降

2.3.2 围岩内部位移

2.3.3 隧道净空变位和拱顶下沉量测

2.3.4 锚杆轴向应力量测

2.3.5 初期支护应力量测

2.3.6 二次衬砌应力量测

2.3.7 仰拱应力量测

2.4 本章小结

3 隧道围岩参数的位移反分析

3.1 反分析方法的一般理论

3.2 人工神经网络概述

3.3 基于BP 网络法的围岩参数动态增量反分析

3.3.1 BP 网络模型的建立

3.3.2 学习样本的建立

3.3.3 网络结构优化

3.4 位移反分析结果分析

3.4.1 反分析结果与实测值的对比分析

3.4.2 位移反分析结果的误差分析

3.5 本章小结

4 隧道动态施工过程的弹塑性有限元分析

4.1 引言

4.2 有限元的理论基础

4.3 有限元的分析过程

4.4 离石隧道有限元模型

4.4.1 计算背景

4.4.2 计算参数

4.4.3 计算范围

4.4.4 计算采用的强度准则

4.5 施工方案比选

4.5.1 计算模型

4.5.2 计算成果和分析

4.6 隧道现场施工动态三维数值模拟

4.6.1 计算工况

4.6.2 数值模拟成果分析

4.7 二次衬砌结构受力分析

4.8 对比分析

4.9 本章小结

5 结论与建议

致谢

参考文献

附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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