【摘要】：隨著人們對(duì)地下空間認(rèn)識(shí)的提高,越來(lái)越多的城市地鐵、地下綜合管廊和地下街等隧道建設(shè)項(xiàng)目涌現(xiàn)出來(lái),目前關(guān)于復(fù)雜隧道的研究主要集中在平行、交叉和分岔等類(lèi)型的隧道,對(duì)于黃土分岔隧道交叉段的研究還較少,主要體現(xiàn)在:交叉隧道的設(shè)計(jì)施工,主要依靠普通隧道的設(shè)計(jì)施工規(guī)范進(jìn)行,沒(méi)有一套完整的、針對(duì)黃土分岔隧道特征的理論和方法。因此,有必要對(duì)黃土分岔隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖和初期支護(hù)鋼拱架的受力變形規(guī)律進(jìn)行研究。本文針對(duì)黃土分岔隧道交叉段的開(kāi)挖效應(yīng),采用模型試驗(yàn)和數(shù)值分析的手段,研究圍巖壓力的變化規(guī)律、鋼拱架應(yīng)變變化特征、圍巖位移規(guī)律和襯砌應(yīng)力分布特征,主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)總結(jié)了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)平行雙洞隧道、立體交叉隧道、小凈距隧道和分岔隧道等復(fù)雜隧道形式的研究成果,設(shè)計(jì)制造了大尺寸模型試驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了黃土分岔隧道交叉段在初期支護(hù)鋼拱架存在條件下的開(kāi)挖模擬試驗(yàn),研究開(kāi)挖過(guò)程中圍巖及鋼拱架的受力變形規(guī)律。(2)通過(guò)試驗(yàn)獲得的圍巖應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析主洞開(kāi)挖、岔洞開(kāi)挖過(guò)程中,與交叉口距離不同的位置處圍巖應(yīng)力的變化情況,對(duì)比主洞和岔洞開(kāi)挖的相互影響,分析開(kāi)挖結(jié)束后圍巖理論應(yīng)力釋放率。試驗(yàn)分析結(jié)果闡明:掌子面對(duì)圍巖的影響范圍在掌子面前后1.75~2.25D(D為隧道跨徑),主洞開(kāi)挖對(duì)圍巖深部應(yīng)力的影響范圍約1.25D,岔洞掌子面距離交叉口1.5D以?xún)?nèi)時(shí)主洞圍巖受影響,隧道交叉口附近的圍巖理論應(yīng)力釋放率最高。(3)利用有限差分程序FLAC~(3D),建立了交叉隧道的三維數(shù)值模型,并對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了模擬,分析施工過(guò)程中圍巖的變形規(guī)律得出:交叉隧道貫通后,交叉口上方地表產(chǎn)生沉降坑,沉降坑的形狀不規(guī)則,后開(kāi)挖段的總沉降量大于先開(kāi)挖段;隧道內(nèi)圍巖位移方向都是朝洞內(nèi)方向,同一斷面內(nèi)拱頂總沉降量最大,直墻水平收斂值在距離直墻頂約1/4墻高的位置最大;為減小交叉口附近的圍巖位移,可縮短開(kāi)挖進(jìn)尺、及時(shí)支護(hù)。(4)對(duì)比試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果,分析鋼拱架應(yīng)變變化特征和襯砌應(yīng)力分布規(guī)律得出:鋼拱架拱頂、拱肩、墻腰和底部都向隧道內(nèi)變形,交叉口處鋼拱架變形更嚴(yán)重,且在同一斷面中拱頂和底部的總應(yīng)變變化值較大。無(wú)仰拱時(shí),襯砌在墻腳和交叉口底部的應(yīng)力集中度最高,且襯砌底部產(chǎn)生拉應(yīng)力、壓應(yīng)力呈條帶狀交錯(cuò)分布的現(xiàn)象,受力狀態(tài)極差,最容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U455.4
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 研究背景及意義在國(guó)民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持穩(wěn)速增長(zhǎng)的今天，中國(guó)特色社會(huì)主義已然進(jìn)入到了新時(shí)代。地下工程越來(lái)越多的出現(xiàn)在國(guó)防、能源、水利、交通和房地產(chǎn)等行業(yè)的建設(shè)中，其中的問(wèn)題和困難也隨之而來(lái)，對(duì)地下工程的設(shè)計(jì)者和建造者都提出了更高的要求。在各種類(lèi)型的地下工程中，以隧道工程最為突出：一是近年來(lái)城市地鐵、地下綜合管廊、公路和鐵路隧道、跨江和跨海峽隧道等的快速發(fā)展，隧道建設(shè)總量大，并且仍然有很大的發(fā)展空間；二是在隧道設(shè)計(jì)、建設(shè)過(guò)程中，常常面臨著艱難的地質(zhì)條件、惡劣的修建環(huán)境以及嚴(yán)苛的質(zhì)量要求等挑戰(zhàn)，促使人們不斷的提出新的理論、方法、技術(shù)和裝備等來(lái)克服各種各樣的難題[1]。

圖 2-1 模型箱結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）了便于模型的開(kāi)挖、觀(guān)察圍巖位移變化并實(shí)時(shí)進(jìn)行拍照和攝像，模型箱選玻璃板作為內(nèi)側(cè)板材，如圖 2-所示，其厚度選擇為 20mm，單塊有機(jī)玻璃2.0m×1.5m，共四塊。有機(jī)玻璃板彎曲強(qiáng)度可以達(dá)到 90~130MPa，拉伸MPa，溫度低于 40℃時(shí)強(qiáng)度等性能幾乎沒(méi)有變化，材料性能滿(mǎn)足試驗(yàn)要求圖 2-2 有機(jī)玻璃板

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