《地质顺层偏压隧道偏压作用的数值分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地质顺层偏压隧道偏压作用的数值分析（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西南交通大学硕士学位论文地质顺层偏压隧道偏压作用的数值分析姓名：邓彬申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：周晓军20070501西南交通大学硕士研究生学位论文第f l 页A b s t r a c tI nt h em o u n t a i nt u n n e lc o n s t r u c t i o np r o c e s s ，u s u a l l yt h et u n n e l w i l lp a s st h r o u g ht h el a y e r e dr o c k I ti sad i f f i c u l tp r o b l e mt o
2、a n a l y s ea n dc a l c u l a t et h ep r e s s u r eO nt h el i n i n ga n dt h es a f e t yo ft h es t r u c t u r e W i t ht h eh e l po ft h e o r e t i c a la n a l y s i sa n df i n i t ee l e m e n tm e t h o d ，t h et h e s i ss t u d i e st h ec a l c u l a t i o nm e t h o df o ra s y m
3、m e t r i cp r e s s u r eo ns i n g l e - l i n er a i l w a yt u n n e le m b e d d e di ng e o l o g i c a l l yb e d d i n gs t r a t a ，a n dt h ef a c t o r so fl a y e rt h i c k n e s sa n di n c l i n e da n g l eo na s y m m e t r i cp r e s s u r e T h et h e s i ss t u d i e st h ef o l
4、l o w i n ga s p e c t s ：( 1 ) B a s e do nt h es t u d yo fc e r t a i nl i t e r a t u r e ，t h et h e s i sg i v e st h el o a d sd i s t r i b u t i o n0 1 1t h el i n i n gs t r u c t u r ei ng e o l o g i c a lb e d d i n gs t r a t a , w i t hac e r t a i na s s u m p t i o n s , a n dt h e
5、r ew i l ln o te x i s ta s y m m e t r i cl o a d su n l e s si n c l i n e da n g l eg r e a t e rt h a nt h ef r i c t i o na n g l eo ft h eb e d d i n gp l a n e ( 2 ) T h et h e s i ss i m u l a t e st h eb e d d i n gs u r f a c ew i t hs a n d w i c he l e m e n ta n dc o n t a c te l e m e
6、n tm e t h o dr e s p e c t i v e l y , f i n d i n gt h er e s u l t st h et h i c k e rt h el a y e r , t h es m a l l e rt h ee r r o r W i t ht h ei n c r e a s eo ft h ei n c l i n e da n g l e ，t h ee r r o ro ft w om o d e l si sd e c r e a s e d ，a n dt h e ni n c r e a s i n g T h ee r r o
7、ro fs a n d w i c he l e m e n ti s i sg r e a t e rt h a nt h ec o n t a c te l e m e n t , b u ti sa c c e p t a b l ei ne n g l n e e r i n ge r r o rr a n g e T h et h e s i ss i m u l a t e st h ej o i n tw i t hs a n d w i c he l e m e n tm e t h o d ( 3 ) w i t hac e r t a i nc l i n e da n g
8、 l e ，t h el o a do nt h el e f tw a l li sg r e a t e rt h a nt h er i g h tw a l l W i t ht h ei n c r e a s eo ft h el a y e rt h i c k n e s s ，t h el n s do nt h ev a u l tt r e n d st oac o n s t a n tv a l u e ，b u tt h ew a l lw i l lb e a ram o r ea s y m m e t r i cl o a d f 4 ) w i t ht h
9、 ei n c r e a s i n go ft h ei n c l i n e da n g l e , t h ea s y m m e t r i cl o a do nt h el i n i n gs t r u c t u r ei si n c r e a s i n g ，a n dt h e nd e c r e a s e d , w h i c ha t t a i ni t su l t i m a t ew h e ni n c l i n e da n g l er a n g e sb e t w e e n4 5a n d5 5d e g r e e 。(
10、5 ) T h ei n c l i n e da n g l eh a sr o l eo nt h el i n i n gs t r u c t u r e W i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ei n c l i n e da n g l e ，t h em o m e n to nt h ev a u l ti sp o s i t i v e , a n dt h e nn e g a t i v e l yi n c r e a s i n g T h em o m e n to nt h el e f tw a l la t t a i
11、n si t su l t i m a t ew h e nt h ei n c l i n e da n g l ei s5 5d e g r e e T h ed i f f e r e n c eo fm o m e n to nt h es p a n d r e la t t a i n su l t i m a t ew h e ni n c l i n e da n g l ei s4 5d e g r e e ( 6 ) n e r ea t es o m em e a s u r e st Od e c r e a s et h eh a r mo fa s y m m e
12、t r i cl o a da p p l i e db yg e o l o g i c a l l yb e d d i n gs t r a t a ，s u c ha ss e c t i o na s y m m e t r i cd e s i g na n da s y m m e t r i c西南交通大学硕士研究生学位论文第1 II 页r e i n f o r c e m e n tf o rt h el i n i n gs t r u c t u r e , a n t i - s l i d ep i l e ，b o l t i n g , p r e s t r
13、e s s e da n c h o r , m u l t i s u p p o r ta n dd r a i n a g em e a s u r e sf o rt h el a y e r e dr o c k K e yW o r d s ：G e o l o g i c a la s y m m e t r i cl o a d ；T u n n e lu n d e ra s y m m e t r i cl o a d ；R o c kp r e s s u r e ；N u m e r i c a lA n a l y s i s ；S a f e t yf a c t
14、o r西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页1 1 引言第1 章绪论我国幅员辽阔、山脉纵横，地形地势陡峻险要，地质条件复杂，在交通隧道建设中，偏压隧道占有一定比重，如傍山隧道。由于偏压隧道所处的地形、地质环境复杂，围岩与结构物之间的相互作用机理还未充分认识，围岩参数的选择具有不确定性，因此，在偏压隧道的设计与施工中，多采用经验类比法，传统的“荷载结构”模型在分析偏压隧道的稳定性时具有很大的局限性，近年来由于对安全旌工的重视，以及新奥法广泛应用于隧道工程的设计和施工，锚喷支护用于施工支护已相当普遍。尤其对于浅埋偏压隧道，多数地质状况很差( 如松散堆积层，强风化，全风化岩层) ，为防止坍方，并减小
15、模筑混凝土衬砌所承受的地层压力，锚杆、喷混凝土、钢格栅、纵向超前大小管棚等措施均广泛被采用，其费用已占总支护费用的3 0 - 5 0 ，且支护力度大，喷混凝土厚度可达2 5 c m ，格栅间距可小到8 0 c m ，锚杆长度可达4 m 。因此，结构计算中不考虑锚喷支护和岩体加固作用显然已十分不合理。另外，在隧道选线时，为了提高行车速度，对线路平顺度提出了更高的要求，这就使得隧道有时必须穿越节理发育、软硬交错或倾斜产状岩层，而在这些地质情况下施工时，构造应力的释放可能会对隧道的安全施工和衬砌结构的稳定性产生很大影响；同时，由于对地质偏压等围岩特性认识得不够充分，往往造成坍方等重大工程事故。因此，
16、研究复杂地质情况下隧道衬砌及支护结构的力学行为及施工对策具有一定的现实意义。1 2 国内外研究现状所谓偏压隧道，就是指由于各种原因引起隧道围岩压力呈明显的不对称性或不均匀性，从而使支护受偏压荷载作用的隧道。偏压隧道概括起来有以下几方面的原因：地形引起的偏压、地质构造引起的偏压、施工等人为原因引起的偏压等。在常见的偏压隧道中以地形引起的偏压隧道为主，国内对偏压隧道的西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页研究也主要局限于地形引起的偏压隧道，1 9 9 6 年西南交通大学钟新樵教授以宝中线老头沟隧道为原型进行了土质偏压隧道衬砌模型试验i s 4 j ，通过试验表明土质隧道形成偏压不仅与围岩状况、地表坡率、覆盖厚度有关，还与洞室尺寸，形状及施工方法有关；1 9 9 8 年兰州铁道学院王兵、谢锦昌针对地形偏压隧道进行了模型试验及可靠度分析1 5 5 J ，2 0 0 0 年浙江大学王立忠、郭冬杰进行了地形偏压隧道二次应力场的分析郾】；2 0 0 2 年中南大学杨小礼、李亮、刘宝琛进行了偏压隧道结构稳定性评价的信息优化分析1 5 7 】，重庆交通科研设计院
