大跨度黄土公路隧道变形规律研究

摘要

由于大跨度黄土公路隧道与以往的黄土隧道相比,跨度大,高跨比小,其围岩变形规律,塑性区的范围均与以往的所建隧道不同,因此有必要对其变形规律展开研究。本文以墩梁隧道为工程依托,通过监控量测,获取了三台阶法与双侧壁导坑法施工条件下大量的围岩变形数据。主要研究成果包括:
　　(1)通过现场量测三台阶法施工时隧道围岩变形,得出隧道变形的空间曲线与时态曲线,从时间上看,隧道开挖后前5天,发生的沉降约占总沉降的48.9％,30天时沉降已经基本稳定,收敛已达到稳定。从空间上看,隧道掌子面向前推进1D时,发生的沉降约占总沉降的49.4%。在距掌子面4D时沉降已基本稳定,收敛以达到稳定。对比净空收敛与拱部下沉监测数据可以得出上台阶要着重控制拱部下沉,中台阶要着重控制收敛。
　　(2)通过现场量测双侧壁导坑法施工时隧道围岩变形,得出隧道变形的时态曲线,右导洞的变形量大于左导洞的变形量和主导洞的变形量,各研究断面在主洞开挖后两侧导洞的净空收敛值均有所减小,各研究断面的拱部沉降在封闭时所占的比例平均值为84.1%。大跨度黄土公路隧道采用双侧壁导坑法施工时,应着重控制两侧先行导洞的变形。
　　(3)通过对三台阶法施工时监测数据的回归分析,发现围岩变形规律符合反三角函数,可以用反三角函数对隧道的变形量值进行预测,实际监测到的围岩变形占掌子面通过后位移的82.6%。
　　(4)采用MIDAS-GTS对墩梁隧道三台阶法施工段进行数值模拟,并与实测数据进行对比验证。大跨度黄土公路隧道在不设置系统锚杆而采用大拱脚的情况下,隧道的结构是安全的。

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第一章 绪论

1.1问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和方法

第二章 现场监控量测

2.1 依托工程概况

2.2 墩梁隧道施工方案

2.3 现场量测的规划

第三章 现场监测结果及分析

3.1 三台阶法施工初期支护的监测结果

3.2 双侧壁导坑法施工初期支护的监测结果

3.3 数据回归分析

3.4 小结

第四章 施工过程的数值模拟分析

4.1 有限元法基本原理及流程[57～59]

4.2 常用的有限元分析软件

4.3 施工过程有限元模拟方法及原理

4.4 有限元模型的建立

4.5 有限元计算与结果分析

4.6 小结

第五章 结论与建议

5.1 主要结论

5.2 进一步研究建议

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢