岩溶隧道桥隧相连段施工力学行为与支护结构受力特性研究

摘要

随着我国交通建设事业的迅速发展，西部岩溶地区需要修建越来越多的桥隧工程，同时由于受到地形及线形的限制，不得不采用桥隧相连这样一种特殊的新型结构形式，因此研究其施工阶段的力学行为特征以及不同的岩溶分布形式对桥隧相连段围岩变形特性的影响具有重要意义。本论文主要的研究工作如下： (1)充分调研，了解目前桥隧相连以及岩溶对隧道稳定性影响中存在的问题，以确定合理的研究目标。 (2)以宜万线高阳寨隧道进口桥隧相连段为工程背景，采用MIDAS/GTS程序建立三维模型进行数值分析，得出在隧道的施工过程中桥台的开挖对隧道初期支护结构产生的影响具有空间效应，主要的影响区域为桥台所在区域，对其邻近区域影响相对较小。 (3)采用现场测试的手段，选择代表性断面对围岩接触应力、型钢以及喷射混凝土应力进行了跟踪量测和分析，结果表明，桥台的开挖具有明显的卸载和再次扰动效应，初期支护的各项力学指标显著增大，验证了数值计算的可靠性。 (4)采用数值分析方法，研究不同溶洞分布方式、不同大小以及不同距离的情况下围岩变形、应力及塑性区分布规律，总结溶洞距隧道的距离以及溶洞的大小对隧道产生的影响，为类似工程提供一定参考。

目录

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.2目前主要研究方法

1.2.1理论与数值分析

1.2.2现场实验

1.2.3室内模型试验

1.3研究现状以及存在的问题

1.3.1桥隧相连结构的研究现状

1.3.2岩溶对隧道围岩稳定性影响的研究现状

1.3.3溶洞对隧道影响研究中存在的问题

1.4主要研究内容

第二章桥隧相连段隧道施工数值模拟

2.1工程概况

2.1.1概述

2.1.2地层岩性

2.1.3地质构造

2.1.4水文地质特征

2.1.5地理环境概况

2.1.6工程设计及施工概况

2.2高阳寨隧道施工的三维数值模拟

2.2.1计算软件MIDAS/GTS程序简介

2.2.2计算模型的建立

2.2.3有限元模型

2.3计算结果及分析

2.3.1围岩应力分析

2.3.2支护结构受力分析

2.4本章小结

第三章现场监控量测及数据处理

3.1现场监测内容及测点布置

3.1.1围岩接触应力测量

3.1.2钢支撑内力量测

3.1.3喷射混凝土层内力的量测

3.1.4二次衬砌内力量测

3.2现场量测项目及结果分析

3.2.1围岩应力测试

3.2.2初期支护的受力分析

3.3现场量测结果与计算值比较

3.4本章小结

第四章溶洞对桥隧相连段开挖围岩变形特征的影响

4.1溶洞分布形态及尺寸

4.2顶溶洞分布对隧道稳定性的影响

4.2.1不同分布距离对隧道稳定性的影响

4.2.2不同直径顶溶洞对隧道稳定性的影响

4.3底溶洞分布对隧道稳定性的影响

4.3.1不同分布距离对隧道稳定性的影响

4.3.2不同直径底溶洞对隧道稳定性的影响

4.4侧溶洞分布对隧道稳定性的影响

4.4.1侧溶洞不同分布距离对隧道稳定性的影响

4.4.2不同直径侧溶洞对隧道稳定性的影响

4.5本章小结

第五章结论及展望

5.1结论

5.2不足之处及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况