单护盾TBM掘进机在引洮7＃隧洞中的应用

摘要

引洮供水工程是甘肃省继引大入秦工程后，又一个具有跨时代意义的宏伟工程，解决了甘肃中西部干旱地区的缺水问题。7＃隧洞是引洮工程中极具典型的长大深埋隧洞，其使用的单护盾TBM掘进机在我国水利工程属于首例，开创了单护盾TBM隧洞施工的先河，具有很大的研究价值。
　　作者在TBM施工阶段进入施工现场，进行了大量隧洞资料的搜集和整理工作。对引洮工程数十年积累的工程地质勘察资料进行整理分析，并结合本次工程中地质勘查数据对该隧洞地质情况做了详细的归纳、总结。同时阅读了大量有关TBM隧洞施工的书籍和优秀硕博论文，为本论文的撰写和研究方法做了准备。论文从以下几个方面进行了研究：
　　（1）详细的介绍了TBM掘进机的发展应用状况、TBM分类和适用条件，TBM设备组成及破岩机理，系统分析影响TBM掘进性能的主要参数。
　　（2）从引洮7＃隧洞设计、施工、工程地质、经济性和施工工期情况，详细分析TBM掘进机选型的基本原则，选择出适合该工程施工的单护盾TBM掘进机。
　　（3）采用经典普氏压力拱理论对隧洞管片环进行围岩压力计算，选择了适合围岩—管片衬砌结构的梁—弹簧模型理论，并借助ANSYS有限元软件对引洮7＃隧洞管片环的变形和内力进行了分析研究。
　　（4）结合引洮供水工程7＃隧洞工程资料，采用有限元Drucker-Prager屈服准则和ANSYS软件中的单元“生死”技术对隧洞的开挖过程进行三维数值模拟，并分析了开挖前后围岩的应力变形情况、开挖不同阶段围岩的应力变形和管片衬砌的受力情况。
　　（5）分析引洮7＃隧洞TBM在不良地质洞段地质灾害情况，针对不同地质灾害提出的整改措施，选择出适宜该隧洞的施工技术和施工方法。

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1 绪论

1.1 引言

1.2隧洞工程施工探讨

1.3 TBM技术的发展应用

1.4 TBM管片衬砌法

1.5 研究内容

2 TBM组成结构及工作原理

2.1 TBM的基本结构

2.2 TBM的分类

2.3 TBM破岩原理

2.4 工程概况

2.5 本章小结

3 管片衬砌设计理论与计算方法研究

3.1管片设计模型理论比较

3.2管片衬砌荷载计算方法

3.3管片衬砌有限元分析理论

3.4本章小结

4 TBM深埋输水隧洞管片应力变形分析

4.1 管片衬砌荷载计算

4.2有限元模型

4.3 有限元计算及结果及其分析

4.4本章小结

5 TBM施工过程ANSYS模拟的实现

5.1单元生死属性

5.2 Drucker-Prager准则

5.3 建立有限元模型

5.4 隧洞开挖过程ANSYS数值分析

5.5本章小结

6 TBM不良地质条件下隧洞施工措施

6.1 TBM隧洞不良地质情况

6.2 TBM不良地质条件下隧洞施工措施

6.3 本章总结

7 展望与结论

7.1结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

攻读学位期间的参与的项目