發(fā)布時間：2017-10-22 06:40

  本文關鍵詞：隧道銑挖法銑挖參數(shù)及施工振動數(shù)值模擬研究

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【摘要】：當前,我國交通基礎設施建設處在快速發(fā)展時期,尤其是高速鐵路和城市軌道交通建設規(guī)模空前龐大。這就要求隧道施工技術能適應復雜多變的工程地質(zhì)條件和環(huán)境約束條件。為了滿足隧道穿越敏感建筑、既有交通設施、管線等的安全需求和環(huán)境要求,需要一種微擾動的施工方法。裝配式銑挖機自2002年被引入中國,在國內(nèi)交通隧道修建中應用還不多,具有經(jīng)濟、靈活、擾動小等優(yōu)點,特別適合對圍巖變形、地表沉降和振動有嚴格控制要求的不能使用鉆爆法的軟弱地層中。本文借助LS-DYNA動力有限元軟件對銑挖過程進行數(shù)值模擬,結合文獻調(diào)查對銑挖參數(shù)和隧道銑挖過程振動響應兩方面進行研究。運用比能耗,截割阻力,波動系數(shù)等指標對同一圍巖條件下不同銑挖工況參數(shù)(吃刀深度,截割厚度,銑挖方式、截割速度)和不同圍巖條件(摩擦角、粘聚力、破壞強度)進行了銑挖參數(shù)變化規(guī)律的分析,同時結合現(xiàn)場施工資料提出了銑挖法施工銑挖參數(shù)選擇和適用性的建議。在總結國內(nèi)外振動規(guī)范的基礎上,結合我國《爆破安全規(guī)程》對銑挖法和鉆爆法施工的峰值振動速度規(guī)律進行對比,得出銑挖法施工控制周邊振動優(yōu)于鉆爆法,對周邊結構影響更小的結論。結合美國《軌道交通環(huán)境振動評價導則》規(guī)范,運用速度有效值指標對銑挖法引起的地表振動在不同埋深,銑挖擺動速度,圍巖條件下的振動級變化規(guī)律進行了分析。
【關鍵詞】：銑挖法 機械開挖 銑挖參數(shù) 比能耗 振動響應 LS-DYNA 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 銑挖法施工經(jīng)驗研總結究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 機械破巖理論與刀具優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀16
• 1.2.3 隧道施工振動研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3 主要研究內(nèi)容及研究方法20-22
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容20
• 1.3.2 研究方法和技術路線20-22
• 第2章 理論與方法22-34
• 2.1 LS-DYNA軟件簡介22
• 2.2 LS-DYNA顯式算法研究22-29
• 2.2.1 控制方程和空間有限元離散化22-25
• 2.2.2 顯示時間積分算法25-26
• 2.2.3 時間步控制26-27
• 2.2.4 單點高斯積分與沙漏控制27-28
• 2.2.5 顯式算法與隱式算法的比較28-29
• 2.3 接觸算法29-32
• 2.4 無反射邊界32-33
• 2.5 縮短計算時間技術33
• 2.6 本章小結33-34
• 第3章 銑挖法銑挖參數(shù)研究34-60
• 3.1 工程概況34
• 3.2 銑挖頭破巖數(shù)值模擬求解步驟34-41
• 3.2.1 實體模型的建立34-36
• 3.2.2 材料設置和網(wǎng)格劃分36-38
• 3.2.3 接觸設置38-39
• 3.2.4 邊界條件與加載39
• 3.2.5 沙漏控制39
• 3.2.6 求解控制39-40
• 3.2.7 LS-DYNA求解可靠性驗證40-41
• 3.3 銑挖頭工況參數(shù)的研究41-54
• 3.3.1 不同吃刀深度結果分析43-48
• 3.3.2 不同截割厚度結果分析48-50
• 3.3.3 不同截割速度結果分析50-51
• 3.3.4 不同截割方式結果分析51-54
• 3.4 圍巖條件對銑挖過程影響的研究54-58
• 3.4.1 不同內(nèi)摩擦角結果分析54-55
• 3.4.2 不同粘聚力結果分析55-56
• 3.4.3 不同破壞強度指標結果分析56-58
• 3.5 本章小結58-60
• 第4章 銑挖法施工振動效應研究60-86
• 4.1 振動的評價60-65
• 4.1.1 評價振動的指標60
• 4.1.2 國內(nèi)標準60-62
• 4.1.3 美國標準62-63
• 4.1.4 英國標準63-64
• 4.1.5 德國標準64
• 4.1.6 瑞士標準64-65
• 4.1.7 評價標準的選擇65
• 4.2 模型介紹65-68
• 4.2.1 計算模型確定65-67
• 4.2.2 初始應力67
• 4.2.3 阻尼設置67-68
• 4.3 銑挖法與鉆爆法振動對比68-80
• 4.3.1 隧道爆破模擬方法68-70
• 4.3.2 結果分析70-80
• 4.4 銑挖法施工引起的環(huán)境振動影響分析80-85
• 4.4.1 不同擺動速度81-82
• 4.4.2 不同圍巖條件82-84
• 4.4.3 不同埋深84-85
• 4.5 本章小結85-86
• 結論86-87
• 致謝87-88
• 參考文獻88-94
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及參加的科研項目94

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本文編號：1077206