浅埋小净距平行隧道开挖模拟分析

摘要

随着城市经济的不断发展，中西部大开发的不断深入，交通行业的发展已经进入一个高峰期。随着城市路面交通的不断饱和，城市内汽车量逐渐增多，地面交通已经不能满足日益增长的交通需求，发展地下交通便成为解决交通压力的一个非常可行的措施。在地下交通工程中浅埋小净距平行隧道是交通建设中常常遇到的一种隧道类型，然而，浅埋小净距平行隧道较一般的隧道更为复杂，我们要在保证隧道安全的同时也要减小隧道施工对周围环境的影响。本文以重庆轨道交通6号线中梁山1＃隧道和南变电所洞室作为工程依托对象，主要研究内容和理论成果如下:
　　①对浅埋暗挖隧道开挖引起地表沉降的机理进行详细分析，阐述了隧道开挖引起地表沉降的影响因素和预测地表沉降方法的国内外研究现状。
　　②系统地总结了浅埋小净距平行隧道施工力学基本原理及其施工方法，介绍了有限元基本原理、有限元离散化的涵义、隧道开挖过程围岩应力场的变化以及如何利用有限元对隧道的开挖过程进行模拟。
　　③对隧道围岩的稳定性和其失稳机理作了研究，同时对弱面体围岩的弱面屈服准则和弱面最不利位置也作了一些判定。
　　④对隧道深浅埋进行系统的划分，对隧道施工引起围岩松散压力的形成进行理论分析，对围岩松散压力的传统计算方法和修正方法进行了比较，对隧道开挖后的围岩的应力和变形作了弹塑性分析，并简要描述了隧道开挖引起地表变形的损害形式。
　　⑤通过设计资料了解重庆市轨道交通6号线中梁山1＃隧道和南变电所洞室的施工特点，在确保隧道施工安全的前提下必须要减小对周边环境的影响，通过控制隧道的埋深条件，运用大型有限分软件ANSYS对隧道进行了二维有限元数值模拟分析。由数值模拟分析得出的结果对地表沉降、隧道结构应力和应变、衬砌支护的内力等方面进行综合对比研究，对计算结果分析得出了一些基本规律，并由此确定最优的隧道埋置深度，本文的研究成果可对将来出现的相似工程提供设计和施工建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 隧道开挖引起地表沉降规律的研究

1．2．1 浅埋暗挖隧道引起地表沉降的机理研究

1．2．2 地表沉降的影响因素

1．2．3 国内外研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第二章 浅埋小净距平行隧道施工的相关理论

2．1 浅埋小净距平行隧道施工施工力学基本原理

2．1．1 浅埋小净距平行隧道隧道施工力学的概念

2．1．2 浅埋小净距平行隧道隧道施工方法

2．2 浅埋小净距平行隧道施工有限元数值模拟

2．2．1 有限元法原理

2．2．2 有限元离散化的涵义

2．2．3 隧道开挖前初始地应力场的模拟

2．2．4 隧道施工过程的模拟

第三章 暗挖隧道施工引起地表位移和围岩稳定性研究

3．1 隧道深浅埋的划分原则

3．2 围岩压力分类与影响因素

3．2．1 围岩压力分类

3．2．2 影响围岩压力的因素

3．3 弱面体围岩屈服准则

3．3．1 弱面屈服准则

3．3．2 弱面的最不利位置

3．4 隧道施工引起围岩松散压力形成的分析

3．4．1 隧道松散压力的传统计算方法

3．4．2 浅埋隧道松散压力的修正计算方法

3．4．3 深埋隧道松散压力的修正计算方法

3．5 隧道开挖后围岩应力与变形的弹塑性分析

3．6 隧道围岩稳定性研究及其破坏机理

3．6．1 隧道围岩稳定性的基本判据

3．6．2 隧道围岩的破坏机理

3．7 隧道开挖诱发地表变形的损害形式

第四章 浅埋小净距平行隧道有限元分析

4．1 工程概况

4．2 ANSYS程序概述

4．3 隧洞开挖引起释放荷载的计算

4．4 浅埋小净距平行隧道的二维数值模拟

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果