水布垭导流大跨度隧道信息化施工及有限元数值分析

摘要

本文结合湖北清江水布垭导流隧道工程，对大跨度隧道信息化施工进行了深入的研究，从量测原理、信息采集及量测设计、量测信息分析及反馈、施工技术等几个方面进行研究，重点放在量测信息分析及反馈上。根据获取的量测信息，尤其是位移信息进行分析，依照各种经验方法和极限应变准则，以及有限元理论分析综合进行反馈，把握隧道的初始地应力及开挖时围岩和隧道结构的变形和受力规律，确认围岩和隧道结构的稳定性，确定合理的支护时机和支护参数，在保证施工安全的基础上追求工程经济性。同时，对水布垭导流隧道的大跨度地下隧道工程施工力学行为进行了模拟计算。 通过现场监控量测及信息反馈，对隧道的安全施工提供了重要的技术支持和理论保证，同时为隧道设计参数的优化及设计变更提供了可靠的技术依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1关于信息化施工基本理论

1.2.2关于信息化施工历史

1.2.3关于信息化施工技术特点

1.2.4关于信息化施工技术工程应用

1.3本文研究内容及研究方法

1.3.1本文研究内容

1.3.2本文研究方法

第2章水布垭导流隧道地应力测试及分析

2.1地应力测试概述

2.2工程地质条件

2.3地应力测试方法及原理

2.3.1地应力测试原理

2.4.测孔布置和地质情况

2.5测量步骤(参见图2-4)

2.6测试成果及成果分析

第3章监控量测的设计及判断准则的制定

3.1现场监控量测的目的、必要性及意义

3.1.1现场监控量测目的

3.1.2现场监控量测的必要性及意义

3.2监控量测的原理及部分仪器介绍

3.2.1量测仪器的基本要求

3.2.2部分常用仪器的工作原理及性能

3.3现场监测的内容，方法及量测频率

3.4现场量测断面的布置

3.4.1量测部位和测点的布置原则

3.4.2现场量测要求

3.4.3量测断面内测点的布设方案

3.5量测数据警戒值及围岩稳定性判断准则

3.6现场量测的管理

第4章量测数据分析和信息反馈

4.1监控量测的信息反馈方法

4.1.1理论反馈法

4.1.2经验反馈法

4.2量测数据的回归分析

4.2.1回归分析的目的

4.2.2一元线性回归的理论基础

4.2.3回归函数的评价

4.2.4一元线性回归的求解步骤

4.2.5水布垭导流隧道位移回归分析

4.3导流隧道信息反馈

4.3.1基准的选择

4.3.2信息反馈

第五章导流隧道有限元模拟分析

5.1隧道的有限元模拟概述

5.1.1隧道开挖卸荷的基本思想

5.1.2施工过程的模拟

5.2有限元数值分析的基本过程

5.2.1计算范围的选取

5.2.2单元类型的选择

5.2.3本构模型的选取

5.2.4隧道工程中的力学效应

5.2.5隧道开挖与支护过程的模拟

5.3水布垭导流隧道有限元数值模拟计算及结果分析

5.3.1工程概况

5.3.2计算模型

5.3.3地层及结构的物理力学参数

5.3.4计算步骤

5.3.5释放应力转化为等效节点力的方法

5.3.6计算时采用的塑性准则

5.3.7隧道初期支护变形计算结果

5.4计算结果分析

5.4.1水布垭导流隧道断面量测结果与计算结果对比分析

5.4.2水布垭导流隧道力学模拟分析

5.5水布垭导流隧道施工过程结构分析

5.5.1荷载-结构模型

5.5.2结构有限元施工模拟计算模型的建立

5.5.3在初始地应力作用下的计算

5.5.4 2#导流洞上导坑开挖施工模拟

5.5.5 2#导流洞下导坑开挖施工模拟

5.5.6 1#导流洞上导坑开挖施工模拟

5.5.7 1#导流洞下导坑开挖施工模拟

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果