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《重庆大学》 2007年
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深埋交叉隧道开挖变形行为及衬砌应力研究

张宪鑫  
【摘要】: 分离式独立双洞之间的横通道开挖,再一次引起主隧道围岩和支护结构的应力释放与重分配,引起交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生复杂变化,对交叉段围岩的力学和变形行为有很大的影响。尤其是在软弱围岩段,横通道的开挖,往往会造成围岩的大变形和塑性破坏。本文以特长深埋隧道羊角隧道为依托工程,通过施工现场实测资料,结合三维弹塑性有限元数值仿真模拟,对深埋隧道主洞与横通道交叉段施工力学特性进行研究: ①利用现场监控量测资料,详细对比分析了软弱围岩交叉段、较硬岩交叉段和普通段(非交叉段)围岩在横通道开挖前后的围岩位移及应力特征。对比分析结果表明:横通道的开挖对软弱围岩交叉段的影响最大,使其产生了很大的变形;横通道的开挖使得交叉段的围岩产生偏压,交叉口侧的围岩压力明显大于交叉口对侧围岩的压力。 ②阐述了有限元模拟地下工程施工过程的基本原理。运用大型通用有限元软件ANSYS9.0,对实际工程进行了施工过程的三维有限元数值仿真模拟,分析了横通道开挖对远离交叉口处的主洞围岩、交叉口附近围岩及其初期支护的位移、应力特征。通过分析得到:横通道开挖对主洞围岩的影响范围是交叉口左右两边大约12m的范围;交叉口侧的侧壁主应力、剪应力及位移受开挖影响最大;横通道开挖后,交叉口处出现多处拉应力和压应力集中,主要集中在交叉口拱脚和小角度相交侧的拱腰。 ③结合监控量测和数值模拟分析成果,深入地分析了隧道交叉段围岩位移、围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌之间的接触压力特征,得到了其位移、应力和接触压力随时间和空间的变化特征和规律,提出了深埋隧道交叉段围岩变形破坏机理,为深埋交叉隧道的理论研究、优化设计和施工提供了依据和实践经验。 ④在阐述交叉段围岩变形机理的基础上,结合数值模拟得到的交叉段围岩及支护结构在横通道开挖前后的应力变化特征和塑性区特征,较深入地探讨了深埋隧道交叉段围岩的变形破坏机制。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U451.4

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【引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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