近接立交隧道施工所引起的地層效應(yīng)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為及其復(fù)雜,特別是新建隧道“零距離”上跨既有隧道時(shí),這種效果更明顯,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)䦟?dǎo)致下方隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞以及圍巖的崩塌。因此,對(duì)新建隧道開(kāi)挖過(guò)程中既有隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形特性以及開(kāi)挖方法優(yōu)化研究及其重要。本文依托汶馬高速公路趕羊溝隧道排煙橫洞交叉口工程,采用監(jiān)控量測(cè)結(jié)合三維有限元數(shù)值模擬的方法,對(duì)主線隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形特征、排煙橫洞的工法優(yōu)化以及碴土車對(duì)主線隧道的影響進(jìn)行了研究,主要研究工作及成果如下:(1)介紹了隧道開(kāi)挖的力學(xué)原理及上下重疊交叉隧道開(kāi)挖過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律。(2)系統(tǒng)介紹了趕羊溝隧道排煙橫洞交叉段的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件;結(jié)合上下交叉隧道的受力特點(diǎn),制定了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)方案,并就所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。(3)對(duì)排煙橫洞的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,并對(duì)主線二次襯砌的豎向變形、橫向變形及內(nèi)外側(cè)最大主應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:主線變形表現(xiàn)為拱頂向上隆起,拱腰外鼓;確定影響區(qū)域起于排煙橫洞上臺(tái)階掌子面離交叉中心-10m,止于18m。(4)通過(guò)模擬不同施工工況,對(duì)比了排煙橫洞的變形、初期支護(hù)內(nèi)外側(cè)最大主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力,得出了排煙橫洞最優(yōu)的開(kāi)挖進(jìn)尺和下臺(tái)階高度。結(jié)果表明:采用1.8m進(jìn)尺及2.5m下臺(tái)階高度更有利于施工,排煙橫洞上臺(tái)階掌子面距交叉中心(坐標(biāo)0m)-20m前開(kāi)挖進(jìn)尺取3m,-20~10m內(nèi)取2.4m,10~18m內(nèi)取1.8m,18m后取2.4m。(5)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方法總結(jié)了碴土車的特點(diǎn),計(jì)算出碴土車滿載時(shí)車輪與地面的接觸壓力,確定了動(dòng)荷載系數(shù),并通過(guò)模擬車輪的不同作用位置模擬車輛行駛的過(guò)程,分析了車輛荷載對(duì)主線二次襯砌的影響,結(jié)果表明:車輛荷載對(duì)主線二次襯砌的應(yīng)力最大增幅為13.41%,整體影響幅度不大,控制開(kāi)挖后主線隧道圍巖壓力是關(guān)鍵,宜在離交叉中心3m范圍內(nèi)采取適當(dāng)措施控制碴土車的影響。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455
【部分圖文】：

通的比較早，排煙橫洞還未施工，本研究將圍繞橫洞與隧道左線交叉處（即圖 3.1 中的4 號(hào)交叉口）的排煙橫洞的開(kāi)挖方法優(yōu)化以及左線隧道的受力變形展開(kāi)。車行橫洞的洞口圖如圖3.1-a，排煙橫洞于車行橫洞的交叉處（即圖3.1中的1號(hào)交叉口）照片如圖3.2-b。梭磨河317國(guó)道排煙橫洞658米風(fēng)道139.4米左洞右洞馬爾康成都橫洞與左洞交點(diǎn)樁號(hào)風(fēng)道與左洞交點(diǎn)樁號(hào)ZK214+409（FK0+114.46）風(fēng)道與右洞交點(diǎn)樁號(hào)ZK214+469（HK0+644.5）ZK214+410（FK0+139.46）橫洞與風(fēng)道交點(diǎn)樁號(hào)HK0+4565（FK0+000）橫洞與右洞交點(diǎn)樁號(hào)YK214+470（HK0+683）1# 2#3#4#5#圖 3.1 總體布置示意圖車行橫洞排煙橫洞與隧道左線交叉處

(a) 左拱腰鋼拱架應(yīng)變計(jì) （b） 右墻腳土壓力盒圖 3.6 儀器安裝現(xiàn)場(chǎng)照片(1) 趕羊溝隧道左線 ZK214+400 斷面沉降、收斂監(jiān)測(cè)分析沉降監(jiān)測(cè)時(shí)程變化曲線如圖 3.7 所示。

(c) 初期支護(hù)網(wǎng)格圖 (d) 主線二次襯砌、仰拱回填網(wǎng)格圖圖 4.1 有限元模型網(wǎng)格圖(2) 模型邊界條件本研究的趕羊溝隧道交叉口處屬于深埋隧道，本模型已考慮其埋深，不用另行考慮

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本文編號(hào)：2815378