【摘要】：20世紀50年代新奧法開挖隧道理論被提出,之后在國內外隧道挖開工程中中得到了廣泛應用,但是隨著地質情況越來越復雜,人們對隧道截面尺寸要求越來越大,由襯砌支護結構,錨桿支護結構和鋼架支護結構等組成的隧道支護體系仍然需要保證隧道的安全施工。能否有效控制隧道圍巖的變形,這些支護方式各自的作用特點能否得到充分的發(fā)揮,對于制定經濟有效的支護方案以及隧道的結構安全有著至關重要的影響。本文結合軫大路五卒山隧道工程實際,對襯砌支護結構,錨桿支護結構和鋼架支護結構的支護特點、協(xié)同支護機理,以及對實際隧道開挖工程中圍巖變形的支護效果等進行了研究,主要內容有以下四點:(1)回顧隧道工程興起發(fā)展過程和面臨的主要問題,歸納現(xiàn)有的支護理論。(2)研究襯砌支護結構、錨桿支護結構、鋼架支護結構的支護機理,分析隧道開挖過程中的能量變化;每種支護形式的受載情況;每種支護形式的支護特點。理論推導支護效果與支護結構尺寸的作用關系,進一步研究多種支護結構的協(xié)同作用,總結得出三種支護各自的力學傳遞機理及適用的圍巖條件,并結合簡單斷面(馬蹄形)形狀進行數(shù)值模擬加以印證。(3)用FLAC3D軟件,建立軫大路五卒山隧道數(shù)值模型,采用新奧法(CRD法)模擬隧道開挖過程并施加襯砌、錨桿、鋼架三種支護結構,從圍巖應力場,圍巖位移場等方面進行分析,重點研究了拱頂上方豎向位移,底板中點隆起位移,拱腰水平方向的位移隨開挖的變化特點及主應力變化情況,得出襯砌、錨桿、鋼架三種支護結構的優(yōu)勢與不足。(4)總結襯砌、錨桿、鋼架三種支護結構的支護特點、使用條件進而闡釋多種支護共同作用的協(xié)同機理,對隧道開挖支護工程提供一定指導借鑒,便于在實際工程中按照地質條件制定最佳的支護方案。
[Abstract]:In the 1950s, the theory of tunneling by the New Austrian method was put forward, and then it was widely used in tunneling engineering at home and abroad. However, with the geological conditions becoming more and more complex, the size of tunnel section is becoming more and more demanding. The tunnel support system, which consists of lining support structure, bolt support structure and steel frame support structure, still needs to ensure the safe construction of the tunnel. Whether the deformation of surrounding rock of tunnel can be effectively controlled and whether the characteristics of these supporting methods can be given full play are of great importance to the formulation of economic and effective supporting scheme and the safety of tunnel structure. Based on the engineering practice of Wuzhoushan Tunnel, this paper deals with the supporting characteristics of lining support structure, bolt support structure and steel frame support structure, as well as the synergistic supporting mechanism. The supporting effect of surrounding rock deformation in actual tunnel excavation project is also studied. The main contents are as follows: (1) reviewing the development process of tunnel engineering and the main problems it faces. The existing supporting theories are summarized. (2) the supporting mechanism of lining support structure, bolt support structure and steel frame support structure are studied, and the energy changes during tunnel excavation are analyzed. The load condition of each support form; the support characteristic of each support form. The relationship between the supporting effect and the size of the supporting structure is deduced theoretically, and the synergistic action of various supporting structures is further studied, and the mechanical transfer mechanism and the applicable surrounding rock conditions of the three kinds of supporting structures are summarized. Numerical simulation of the simple section (horseshoe shape) is carried out. (3) the numerical model of the Wujushan Tunnel on the Zhen Road is established with FLAC3D software, and the excavation process of the tunnel is simulated by the New Austrian method (CRD method), and the lining and anchor rod are applied to the tunnel. Three kinds of steel frame supporting structures are analyzed from the stress field of surrounding rock and displacement field of surrounding rock. The vertical displacement above the arch roof and the uplift displacement at the middle point of the bottom plate are studied emphatically. The displacement in horizontal direction of arch waist changes with the excavation and the main stress changes. The advantages and disadvantages of lining, bolt and steel frame are obtained. (4) the supporting characteristics of lining, bolt and steel frame are summarized. The application conditions further explain the synergistic mechanism of various kinds of support and provide some guidance and reference for tunnel excavation and support engineering, which is convenient for drawing up the best support scheme according to the geological conditions in the actual engineering.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U455.7

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