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《兰州交通大学》 2012年
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黄土隧道变形控制基准研究

李虎军  
【摘要】:西部大开发战略决策的实施,促进了西部地区高等级公路的发展,穿越黄土地区的公路隧道将越来越多。由于黄土具有其独特的结构性和强烈的水敏性,以九州隧道为工程实例其具有埋深浅、跨度大、强度低、断面大、围岩变形大的特点,很难准确的掌握支护时机,常因变形量过大导致洞室坍塌等地质灾害的发生,目前可通过研究变形控制基准来解决该问题。 本论文以在建的兰州市北环路安宁至109国道段的九州隧道为工程背景,运用有限元软件MIDAS/GTS对九州隧道不同施工工况进行模拟,提取隧道周边关键点的塑性应变和极限位移值,通过极限位移建立管理基准来指导黄土隧道的施工。 本论文介绍了黄土隧道的研究现状,对国内外极限位移控制基准值的建立进行了总结。在介绍九州隧道工概况和黄土工程特性的基础上,探讨了影响黄土隧道变形的内因和外因;本文以塑性突变理论为指导,应用有限元软件对九州隧道黄土段不同(20m、30m、40m)、不同施工工况(三台阶七步法)进行数值模拟计算,得到了黄土隧道破坏时的极限位移值,针对极限位移值建立三级变形控制基准,结合现场实测位移变形量所对应的等级来指导施工。通过研究变形控制基准,得出了黄土隧道在这方面的规律和结论: (1)根据九州黄土隧道工程概况,结合黄土自身特有的物理、力学特性,得出了黄土隧道变形的原因。即黄土围岩特性是隧道发生变形的内因,设计方法、支护参数的选取和施工方法等隧道变形的外因,正是由于在内因和外因的共同作用下造成了黄土隧道特有的变形。 (2)应用MIDAS/GTS软件模拟计算九州隧道在不同工况(三台阶七步开挖)、不同埋深(20m、30m、40m)下的极限位移。 (3)把不同施工步下(三台阶七步开挖)现场监测的位移值与数值模拟得到的极限位移值进行对比,针对黄土隧道建立三级管理基准,得到了不同埋深下黄土隧道变形的控制基准值。 (4)总结了黄土隧道的支护方法和支护的一般原则,得出适合九州黄土隧道变形的控制措施,为提高黄土隧道施工的安全性起到了一定作用。
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U455.4

【参考文献】
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