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《北京交通大学》 2011年
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预切槽工法修建隧道的模型试验及结构设计研究

李孔明  
【摘要】:本文围绕预切槽工法,采用模型试验、数值模拟和理论分析等多种研究手段,从该工法施工过程的模型试验、工法对比、预注拱的设计、二次衬砌的设计荷载等方面进行了比较系统全面的研究,为以后预切槽工法在我国的大规模应用提拱了技术储备。主要的工作和研究成果如下: (1)借助1:10大比尺模型试验的手段,对预切槽工法修建隧道的施工过程进行了详细的的方案设计和实施,比较认真地再现了预切槽工法的施工过程。获得了隧道周围土压力、上部土体竖向位移、预注拱应力在施工过程中的一般性变化规律。并借助Midas有限元软件对预切槽工法的施工过程进行了数值模拟研究,将数值模拟和模型试验结果进行了对比分析,两者反映的定性规律是一致的。分析认为采用预切槽工法修建隧道时,预切槽开挖支护过程对土体的扰动较大,而全断面开挖土体时对土体的扰动相对较小,土压力及上部土体的变形主要产生于预切槽的开挖支护过程。 (2)将预切槽工法和普通工法通过数值模拟手段进行了对比分析,研究表明砂粘土地层中采用预切槽工法施工时,在控制沉降、支护受力、塑性区方面要明显优于普通工法。 (3)以北京四号线西单—灵境胡同区间隧道为研究对象,利用Midas软件分别采用荷载结构模型和地层结构模型,并通过工程类比,最终确定,北京地层条件下在11m埋深处采用预切槽工法施工6m跨度的区间隧道时,预注拱的厚度设计为30cm,可满足安全性要求。 (4)采用数值模拟手段对二次衬砌的设计荷载进行了研究,按照压力拱的理论,给出二次衬砌设计荷载的确定方法。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U455.4

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