公路隧道单井送排风式竖井施工监控量测及数值模拟分析

摘要

目前国内修建的公路隧道通风竖井数量不多，在设计和施工上还没有成熟的经验。本文以规模位居世界第一、长度位居世界第二的秦岭终南山公路隧道2号通风竖井为依托，开展公路隧道单井送排风式竖井结构力学状态研究，主要成果有： 首先，查阅国内外相关文献资料，对已建成的公路隧道通风竖井进行调研，同时参照矿业部门建井的成熟经验，总结和归纳了我国公路隧道通风竖井设计和施工方面的相关技术。 其次，在秦岭终南山公路隧道2号竖井施工过程中进行了现场监控量测，得到了竖井的中隔板和井壁二次衬砌结构的受力情况：井壁结构较中隔板结构受力均匀，井壁二次衬砌内钢筋压应力值大致在40MPa以内，拉应力值大致在20MPa以内，混凝土压应力值大致在2MPa以内，拉应力值大致在1MPa以内；中隔板内钢筋压应力值大致在50MPa以内，拉应力值在30MPa以内，混凝土压应力值大致在2MPa以内，拉应力值在1MPa以内。当施工面距测试段约80米时竖井井壁二次衬砌内部受力逐渐稳定，当施工面距测试段约130米时竖井中隔板内部受力逐渐稳定，不再受上部施工影响。 最后，用有限元法分析在自重应力和温度应力条件下的竖井结构的受力情况，结果表明，竖井结构主要受压应力作用，井壁结构压应力值大致在10MPa以内，拉应力值大致在1.5MPa以内，中隔板结构压应力值大致在5MPa以内，拉应力值大致在2MPa以内，中隔板与井壁连接处容易产生应力集中现象。中隔板受温度应力影响明显，送风道面主要受拉应力，排风道面主要受压应力，井壁受温度影响较小。 经对比，现场监控量测结果与有限元计算结果基本一致。在施工及后期运营阶段，2号竖井结构受力较小，安全储备大。表明设计是合理的，施工方案是可行的，结构是安全的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外公路隧道竖井的发展概况

1.3竖井结构受力相关理论

1.4依托工程概况

1.5本文研究的内容与思路

第二章公路隧道通风竖井设计基本内容

2.1影响公路隧道通风竖井设计的因素

2.2公路隧道通风竖井要点

2.2.1竖井井筒位置

2.2.2竖井井筒数目、深度、断面形式

2.2.3支护形式

2.3结合2号竖井对通风竖井结构关键问题的讨论

第三章2号通风竖井现场监控量测及分析

3.1监控量测方案

3.1.1目的

3.1.2测试内容及方法

3.2现场监控数据的采集与分析

3.2.1数据采集

3.2.2数据分析

3.3小结

第四章 竖井结构有限元模拟分析

4.1有限元分析方法基本介绍

4.2建立有限元模型

4.3结构受力计算分析

4.3.1井口段结构受力分析

4.3.2井身段结构受力分析

4.3.3井底段结构受力分析

4.4.本章小结

第五章主要结论及进一步研究的建议

5.1主要结论

5.2进一步研究的建议

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢