發(fā)布時(shí)間：2020-08-08 23:33

【摘要】：在黃土高原地區(qū)的道路建設(shè)過(guò)程當(dāng)中,修建了大量的黃土隧道。本文通過(guò)對(duì)隧址區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件進(jìn)行分析,基于壓力拱相關(guān)理論、連續(xù)方法及離散-連續(xù)耦合方法的原理,以杜家坪隧道為實(shí)際依托工程,運(yùn)用連續(xù)方法對(duì)黃土隧道開挖階段圍巖的變形規(guī)律和壓力拱的形成過(guò)程進(jìn)行了初步分析。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用離散-連續(xù)耦合方法建立了不同圍巖等級(jí)和埋深下的黃土隧道開挖模型,進(jìn)一步研究了應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的變化規(guī)律,從細(xì)觀角度分析了壓力拱的形成規(guī)律,得到的主要結(jié)論有(1)隧道開挖后,圍巖應(yīng)力發(fā)生重分布,在隧道周圍產(chǎn)生了明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,在拱頂位置發(fā)生了沉降變形,而在拱腳位置發(fā)生了隆起變形,并且這種現(xiàn)象離隧道越近越明顯(2)壓力拱的內(nèi)邊界的位置為開挖后最大主應(yīng)力極大值出現(xiàn)的地方,壓力拱外邊界的位置為水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力的交點(diǎn),但此判定方法并不適用于所有的應(yīng)力路徑。(3)隧道開挖后,拱頂和拱腳部分區(qū)域接觸力較低,拱腰部分區(qū)域接觸力較大。在開挖之前力的傳遞路徑以豎直方向?yàn)橹?而開挖之后方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。(4)當(dāng)隧道埋深較淺時(shí),壓力拱現(xiàn)象不是很明顯。當(dāng)埋深達(dá)到50m左右,可以明顯的觀察到壓力拱出現(xiàn),隨著埋深繼續(xù)增加,壓力拱的形式基本不再發(fā)生變化。(5)地表最大沉降值產(chǎn)生在隧道縱向軸線的正上方,其形式接近正態(tài)分布曲線。圍巖條件的改變對(duì)地表的沉降值的大小和影響距離都有一定的影響。(6)隨著圍巖條件逐漸變差,所對(duì)應(yīng)的壓應(yīng)力的范圍和值也在不斷地減小,壓力拱的影響范圍也會(huì)變小。當(dāng)圍巖條件越好時(shí),壓力拱的范圍越大。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U456.3
【圖文】：

1.1 研究背景及研究意義1.1.1 選題背景近些年來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)。城市與城市之間的聯(lián)系越來(lái)越緊密，對(duì)于交通行業(yè)的挑戰(zhàn)也越來(lái)越大。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在 2018 年以前我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)總里程達(dá) 12.7×104km，較上年增長(zhǎng) 24%，其中高鐵營(yíng)業(yè)總里程占 2.5×104k鐵路網(wǎng)密度 132.2km/104km2，較上年增加 3.0km/104km2。同年，公路總里程達(dá)到477.35×104km，較上年增加 7.82×104km。公路網(wǎng)密度 49.72km/102km2，較上年增加0.81km/102km2[1]。我國(guó)幅員遼闊，國(guó)土總面積可達(dá) 963×104km2，位居世界第三。由于地質(zhì)條件復(fù)雜在某些區(qū)域以路為主的建設(shè)模式往往難度巨大，只能用橋隧來(lái)代替。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在 201年以前，我國(guó)共修建了 12404 座公路隧道，總長(zhǎng)度達(dá)到 10756.7km。在 2016 年以前，13411 座鐵路隧道正式投入運(yùn)營(yíng)，總長(zhǎng)度達(dá)到 13038km，其中 3784 座在建，合計(jì) 8692km[2城市軌道交通的發(fā)展也日益增長(zhǎng)，截止至 2014 年底就已提前實(shí)現(xiàn) 2015 末路線總長(zhǎng)度3000km 的目標(biāo)，其中大部分為地下工程。近年來(lái)城市軌道交通發(fā)展趨勢(shì)如圖 1.1 所示

互通式立交橋 7 座、跨線橋 1 座，隧道 13 座。延-延高速公路的具體地理位置，見圖 2.1。圖 2.1 交通位置圖2.1 氣象水文延安市 3－5 月為春季，6－8 月為夏季，9－11 月為秋季，12 月－次年 2 月為冬季。春季干燥少雨，氣溫回升迅速，氣候多變，有大風(fēng)、揚(yáng)沙天氣。季內(nèi)降水占年總量的 17%，3 月平均氣溫 4.5℃，5 月平均氣溫 16.9℃，最高可達(dá) 36.5℃

平均氣溫-6.4℃，極端最低氣溫-25.4℃，相對(duì)濕度平均為 54%－60%。氣象資料如圖2.2 所示：圖 2.2 延安市寶塔區(qū)月平均氣象要素圖延安市降水量全年分布不均勻，多集中夏季，且多暴雨，強(qiáng)度大，10 月至次年 5 月僅占年總量的 29%。近些年來(lái) 7 月份的降水量明顯上漲，尤其是在 2013 年 7 月，打破了 1961 年來(lái)的最高紀(jì)錄（圖 2.3）。圖 2.3 延安 7 月份降水量變化圖寶塔區(qū)境內(nèi)水系主要為延河，是寶塔區(qū)內(nèi)的最大河流，為黃河一級(jí)支流，其溝谷深切，支溝密布，形成了地形破碎，溝壑縱橫的地表水系網(wǎng)。延河發(fā)源于靖邊縣天賜灣鄉(xiāng)周山，全場(chǎng)286.9km，流域面積7725km2，在河莊坪鄉(xiāng)李家灣流入，于甘谷驛鎮(zhèn)西溝門村流出，境內(nèi)流長(zhǎng)約62km，流域面積2203.685km2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葉飛;毛家驊;劉燕鵬;賈濤;汪成兵;;軟弱破碎隧道圍巖動(dòng)態(tài)壓力拱效應(yīng)模型試驗(yàn)[J];中國(guó)公路學(xué)報(bào);2015年10期

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3 徐前衛(wèi);朱合華;丁文其;李志厚;唐卓華;蘇培森;羅云;;軟弱巖體中隧道開挖的落門模型試驗(yàn)研究[J];水利學(xué)報(bào);2014年S2期

4 邢心魁;張家文;;隧道洞周土體加固條件下壓力拱分布規(guī)律試驗(yàn)研究[J];鐵道建筑;2014年07期

5 杜立峰;何本國(guó);王海彥;;基于流固耦合的富水大斷面隧道圍巖穩(wěn)定性研究[J];中外公路;2014年03期

6 張鐸;劉洋;吳順川;汪成林;;基于離散 連續(xù)耦合的尾礦壩邊坡破壞機(jī)理分析[J];巖土工程學(xué)報(bào);2014年08期

7 梁小勇;扈世民;張春會(huì);;深埋大斷面黃土隧道圍巖失穩(wěn)試驗(yàn)研究[J];巖土工程學(xué)報(bào);2013年S2期

8 扈世民;張頂立;;大斷面黃土隧道破壞模式離散元分析[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

9 白浪峰;徐前衛(wèi);田龍崗;段群苗;;軟弱破碎連拱隧道松動(dòng)區(qū)模型試驗(yàn)與分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年S2期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 杜曉麗;采礦巖石壓力拱演化規(guī)律及其應(yīng)用的研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2011年

2 汪成兵;軟弱破碎隧道圍巖漸進(jìn)性破壞機(jī)理研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 羅偉;隧道開挖方法與其壓力拱高度研究[D];重慶交通大學(xué);2016年

2 丁其樂(lè);基于離散—連續(xù)耦合方法隧道壓力拱問(wèn)題研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

3 劉燕鵬;軟弱破碎隧道圍巖壓力拱動(dòng)態(tài)特性研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2786263