公路隧道开挖过程中围岩稳定性数值模拟

摘要

本文在综合分析国内外关于隧道开挖过程中围岩稳定性研究现状的基础上，结合姜源岭公路隧道的施工，通过理论分析及数值模拟，系统地研究了隧道开挖过程中围岩和支护结构的力学特性。　　1)首先，对隧道围岩变形进行了现场监控量测。量测内容包括围岩收敛变形监测、围岩压力监测、地表位移监测等；同时对量测所得数据进行了分析。　　2)利用大型有限元分析软件ADINA8.1建立了隧道计算模型，采用弹塑性方法及Mohr-Coulomb屈服准则，对该隧道K34+130~K34+170段分步开挖和支护施工进行了三维数值模拟，得到了各个开挖和支护阶段的围岩位移、应力图，从而得出开挖前后隧道围岩与支护结构的位移、应力变化规律。　　3)通过对现场监测数据和有限元数值模拟的计算结果进行分析对比，对围岩的稳定性与支护结构的安全性进行了评价。计算结果与监测结果很相近，表明了本文选用的方法和参数模型的合理性，能够较好的反映隧道开挖支护的受力和变形特性。对隧道的安全、顺利施工提供了理论上的依据。

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第一章 绪 论

1.1问题的提出

1.2隧道围岩及支护结构稳定性研究背景

1.3本文的主要工作

第二章 公路隧道围岩压力基本理论

2.1初始应力

2.2隧道开挖后围岩的应力状态

第三章 姜源岭隧道现场监控量测及试验分析

3.1姜源岭隧道工程概况

3.2监控量测信息反馈方法

3.3现场监控量测试验内容及方法

3.4量测结果与分析

3.5本章小结

第四章 隧道开挖和支护动态施工数值模拟

4.1 概述

4.2 有限元法的思路与分析过程

4.3 ADINA简介

4.4隧道动态施工力学基本理论

4.5三维有限元数值分析模型

4.6围岩稳定性计算结果分析

4.7本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文研究工作的总结

5.2 开展进一步工作的设想

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢