地下管涵施工对现役隧道稳定性影响的研究

论文摘要

现役隧道的改造工程或现役隧道临近的其它工程的施工必会对隧道围岩的稳定性造成不同程度的影响。由于公路隧道在修建时投资大、在运营时的重要性等原因,现役公路隧道的相关工程施工对隧道围岩稳定性造成的影响,必须给予足够的重视。在施工前必须根据科学、合理、准确的分析,确定可行的施工方案,并且在施工结束后,要对工程的施工做必要的质量检测,以确保隧道围岩的稳定性。本文针对大连黄泥川隧道仰拱铺设水管工程问题,研究了地下管涵施工对现役隧道稳定性影响。研究方法采用物理模拟、数值模拟相结合,确定了水管埋深的最优深度,并在施工后进行检测与验证。物理模型实验方法分析了隧道仰拱处不同典型深度(4组模型)开挖对隧道围岩稳定性的影响。在模型实验的基础上,采用了ANSYS数值法来模拟该工程的各种施工情况,作为对模型实验的验证与补充,将两者的结果进行对比分析,提出合理的施工建议。并在施工结束后,采用科学的检测方法验证了工程施工质量,讨论分析了黄泥川隧道围岩的稳定性。物理模型实验根据相似理论,确定了模型的相似材料、相似比等,并进行了模型加载破坏实验,对隧道围岩变形做了定性分析。数值模拟采用ANSYS来模拟该工程的各种施工情况,通过有限元分析,主要从位移和应力两方面分析了隧道围岩变形情况。研究结果表明,黄泥川隧道工程仰拱处深度3米开槽施工对隧道整个应力场分布有明显影响,不同深度的开挖对隧道整个结构影响不一样,研究结果对工程顺利施工提供了参考。在工程施工结束后,采用探地雷达检测方法,对地下管涵及道路的施工作了合理的质量检验,确定了水管开槽的开挖深度,为黄泥川隧道的安全稳定运行提供理论参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.2 现役隧道扰动工程的研究现状
• 1.3 工程概况
• 1.4 本文研究内容及思路
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 技术路线和方法
• 第二章 工程扰动对现役隧道稳定性影响的研究方法述评
• 2.1 研究方法
• 2.1.1 理论分析法
• 2.1.2 数值模拟
• 2.1.3 模型实验
• 2.1.4 现场检测
• 2.2 稳定性判据
• 2.3 本章小结
• 第三章 模型实验基本理论与设计
• 3.1 模型实验相似理论及相似比确定准则
• 3.1.1 相似的概念
• 3.1.2 相似三定理
• 3.1.3 应用相似定理的局限性
• 3.2 模型实验设计思路
• 3.2.1 物理模型的基本概念
• 3.2.2 物理模型的单值条件与相似指标
• 3.2.3 本次实验模型设计
• 3.3 模型相似材料成分的选取及配比实验
• 3.3.1 相似材料成分的选取
• 3.3.2 模型相似材料配比实验
• 3.3.3 结果分析
• 3.4 模型的制作及实验加载量测
• 3.4.1 模型尺寸的选择
• 3.4.2 模型的制作
• 3.4.3 实验加载
• 3.4.4 实验量测
• 3.5 本章小结
• 第四章 模型实验过程及结果分析
• 4.1 实验过程
• 4.2 实验数据量测
• 4.2.1 隧道仰拱未开挖状态的模型实验
• 4.2.2 隧道仰拱开挖深度为20mm的模型实验
• 4.2.3 隧道仰拱开挖深度为40mm的模型实验
• 4.2.4 隧道仰拱开挖深度为60mm的模型实验
• 4.3 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 数值模拟
• 5.1 程序选择
• 5.2 计算参数的确定
• 5.3 数值计算
• 5.3.1 隧道仰拱未开挖模拟分析
• 5.3.2 隧道仰拱不同深度时模拟分析
• 5.4 数值模拟结果分析
• 5.4.1 隧道周围的围岩位移变化特征
• 5.4.2 隧道周围的围岩应力变化特征
• 5.5 数值模拟与模型实验对比分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 工程应用
• 6.1 方案选择
• 6.2 现场检测及结果分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文情况
• 作者简介