大荒沟隧道合理净距数值模拟及中夹岩加固技术研究

论文摘要

FLAC软件可广泛地应用于岩土工程的设计与计算,本文以鹤大高速公路桓仁新开岭至丹东古城子段大荒沟隧道为工程背景,应用FLAC-3D软件对大荒沟隧道的最小净距进行了模拟与确定。通过对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩下不同净距的浅埋隧道进行数值模拟,得出了不同围岩级别下的小净距隧道在施工过程中围岩的变形规律和变形规律之间的相似性。通过对中间岩柱的变形与塑性区破坏规律分析,得出了合理净距的工程设计参考值。论文还对小净距隧道在三种开挖方法下的力学特性进行了数值模拟。通过对隧道围岩应力、应变特征及围岩位移特征等进行综合比较,给出了Ⅳ级围岩段、一定埋深条件下小净距隧道的合理施工方法。此外,本文在对中夹岩加固技术进行统计分析的基础上,对中夹岩加固作用机理、方法及中夹岩稳定性进行了比较分析,提出推荐使用的加固方法及其适用范围。为小净距隧道的发展和施工设计提供了较确切的参考数据和理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 小净距隧道研究的意义与目的
• 1.2 小净距隧道研究的国内外现状与进展
• 1.2.1 隧道支护结构理论的发展
• 1.2.2 小净距隧道国内研究现状
• 1.2.3 小净距隧道国外研究现状
• 1.3 论文依托隧道工程概况
• 1.4 论文主要研究内容及研究方法
• 2 隧道施工过程数值模拟理论及模型建立
• 2.1 软件介绍
• 2.1.1 FLAC 概述
• 2.1.2 FLAC-3D 简介
• 2.1.3 FLAC-3D 计算和分析步骤
• 2.2 基本理论
• 2.2.1 围岩力学模型的选择
• 2.2.2 地应力场的模拟
• 2.2.3 释放荷载的计算
• 2.3 模型的建立
• 2.3.1 小净距隧道数值模拟基本假设
• 2.3.2 计算模型本构关系的选择
• 2.3.3 模型参数的选取
• 2.3.4 模拟区域边界条件的确定
• 2.3.5 网格划分及单元的选取
• 2.3.6 隧道埋深的选定
• 2.3.7 隧道净距的选定
• 2.4 隧道开挖的施工方法的选择
• 3 小净距隧道合理净距研究
• 3.1 Ⅲ级围岩的合理净距的计算结果分析
• 3.1.1 小净距隧道毛洞的拱顶下沉分析
• 3.1.2 小净距隧道毛洞的水平收敛
• 3.1.3 小净距隧道毛洞围岩的受力特性分析
• 3.1.4 小净距隧道毛洞的塑性区分析
• 3.2 Ⅳ级围岩的合理净距的计算结果分析
• 3.2.1 小净距隧道毛洞的拱顶下沉
• 3.2.2 小净距隧道毛洞的水平收敛
• 3.2.3 小净距隧道毛洞围岩的受力特性分析
• 3.2.4 小净距隧道毛洞的塑性区分析
• 3.3 Ⅴ级围岩的合理净距的计算结果分析
• 3.3.1 小净距隧道毛洞的拱顶下沉
• 3.3.2 小净距隧道毛洞的水平收敛
• 3.3.3 小净距隧道毛洞围岩的受力特性分析
• 3.3.4 小净距隧道毛洞的塑性区分析
• 3.4 本章小结
• 4 小净距隧道合理施工方法数值模拟
• 4.1 不同开挖方法的模拟施工步骤及计算模型
• 4.2 数值模拟结果分析
• 4.2.1 隧道围岩应力特征
• 4.2.2 中夹岩应力特征
• 4.2.3 围岩应变特征
• 4.2.4 围岩位移特征
• 4.3 本章小结
• 5 小径距隧道的中夹岩加固技术
• 5.1 中夹岩加固技术统计与分析
• 5.2 中夹岩加固技术作用机理
• 5.2.1 小导管注浆作用机理
• 5.2.2 系统锚杆作用机理
• 5.2.3 水平贯通预应力锚杆作用机理
• 5.3 中夹岩加固技术的比较与稳定性分析
• 5.3.1 中夹岩加固技术的比较
• 5.3.2 中夹岩稳定性初步分析
• 5.4 Ⅴ级围岩加固的模拟分析
• 5.4.1 中夹岩加固后的拱顶位移和水平收敛分析
• 5.4.2 中夹岩加固后的围岩塑性区分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 硕士学位期间公开发表的学术论文
• 致谢