中文题名: |
小净距隧道锚洞室开挖力学特性分析
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姓名: |
吴雁杰
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学号: |
1049731801944
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保密级别: |
公开
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论文语种: |
chi
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学科代码: |
085213
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学科名称: |
建筑与土木工程
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学生类型: |
硕士
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学位: |
工程硕士
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学校: |
武汉理工大学
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院系: |
交通学院
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专业: |
建筑与土木工程
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研究方向: |
桥梁、隧道稳定性
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第一导师姓名: |
李之达
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第一导师院系: |
武汉理工大学
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完成日期: |
2020-04-01
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答辩日期: |
2020-05-20
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中文关键词: |
小净距 ; 隧道锚开挖 ; 力学特性 ; 双洞效应 ; 数值模拟
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中文摘要: |
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随着我国经济的蓬勃发展与基础设施建设水平的不断提高,现代桥梁建设不断向着大跨径桥梁的方向发展。悬索桥依赖于自身优越的受力特性与跨越能力,成为了公认的特大跨径桥梁的重要桥型之一。隧道式锚碇结构作为悬索桥锚碇结构的一种常见形式,具有锚固效果好、工程开挖量少的特点,在工程上已得到广泛应用。宜昌市伍家岗区地质条件复杂,围岩风化程度高,多属于Ⅳ、Ⅴ级围岩,施工难度较大。因此,掌握软岩地区小净距隧道锚洞室开挖过程的力学响应规律、厘清双洞之间的相互影响机制并以此来指导类似工程的施工开挖就成为了研究的新点与难点。 本文以伍家岗长江大桥北岸隧道锚工程作为研究背景,对小净距隧道锚洞室开挖过程中围岩力学特性进行系统分析。借鉴现有隧道围岩压力理论,提出考虑双洞效应的隧道锚洞室浅埋段围岩压力计算方法,采用该方法研究不同断面跨度、不同净距、不同埋深下围岩压力的响应情况;建立数值仿真模型,分析锚洞开挖过程中围岩变形规律、应力释放规律,采用控制变量法探究不同掌子面错距、不同净距、不同台阶长度对于锚洞纵横向空间力学特性的影响。在施工现场实时监测锚洞开挖掌子面变形,及时反馈监控数据以指导下一步施工;主要研究成果如下: (1) 在考虑双洞效应的基础上,推导了浅埋段围岩压力计算公式。采用该公式对断面跨度、净距、埋深进行敏感性分析,结果表明:对于双洞内侧薄弱区域,水平向压力随埋深增加而增加,随净距增大而减小,不受断面跨度的影响;竖直向压力随埋深增加而增加,随净距增大而减小,随跨度增大而增大。 (2) 数值仿真结果揭示了小净距隧道锚洞室开挖过程中变形、应力、塑性区的变化规律。纵向上,掌子面开挖造成的空间影响范围为-0.75B~1.8B。锚洞附近围岩在洞口及锚塞体中后段变形取得极大值,且塑性区多分布于这两个区域;横向上,后行洞受力状态稍好于先行洞,后行洞开挖造成的多次扰动导致先行洞一侧土体力学响应相对较剧烈。 (3) 锚洞上方地层沉降曲线形式主要受距拱顶距离(H)和双洞净距(L)的影响。受双洞开挖影响剧烈的地层,沉降曲线表现为“W”型,且影响程度越大,两侧曲线越趋于对称;受双洞开挖影响较弱的地层,沉降曲线表现为“沉降槽”型。 (4) 综合理论计算结果、数值仿真结果及施工监测数据可得:在实际施工方法下,锚洞在拱顶、洞身、地表处的变形值与变形速率满足规范要求;未出现中夹土柱塑性区贯通现象;所选择的净距1.3D、掌子面错距4.8m、开挖台阶长度4.8m均为优选数据。因此,实际施工方法具有合理性,值得类似工程借鉴。
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参考文献: |
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中图分类号: |
U455.4
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馆藏号: |
U455.4/1944/2020
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备注: |
403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库
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