浅论复杂交叉隧道开挖的相关力学特性研究

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1、复杂交叉隧道开挖的相关力学特性研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：刘金朋指导教师：阴可教授专业：岩土工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二OO八年四月StudyontheExcavation-mechanicalCharacteristicsofComplicatedintersectingtunnelsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyLiuJinPengSupervisor:Prof.YinKeMajo

2、r:GeotechnicalEngineeringCollegeofCivilEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2008中文摘要摘要交叉隧道中的后建隧道的开挖，再一次引起已有隧道围岩和支护结构的应力调整和重分布，引起交叉段附近岩体和支护结构力学特性发生复杂变化，对交叉段围岩的力学和变形有很大的影响。因此，本文以重庆轻轨三、四号线—南坪段隧道为工程实例，在对大量不同条件下的交叉隧道数值模拟结果进行分析、总结基础上，采用有限元模拟和工程实例类比相结合的方法，针对开挖顺序不同、间距不同时的复杂交叉隧道的相关力学特性进行了研

3、究。①对大量不同条件下的交叉隧道数值模拟结果进行分析，总结了交叉部位围岩及衬砌的应力变化特性和位移变形规律。②对<<重庆万达商业广场二期工程拟建建筑物与轨道交通三、四号线隧道建设可行性论证报告>>中有关南坪交叉隧道开挖力学特性部分进行介绍。③运用大型通用有限元软件ANSYS10.0，对实际工程进行了施工过程的三维有限元数值仿真模拟，分析了新建隧道从已有隧道上方、下方穿过时，交叉部位处衬砌及围岩的相关力学特性。结果表明：开挖顺序不同时，隧道交叉部位的衬砌围岩主应力发生了明显变化，主应力附加应力云图的形状和分布也不同。④建立三个不同间距的三维有限元模型，首先分析了当新建隧道从已有隧道下方穿

4、过时，每个模型中典型截面上的衬砌主应力及洞周收敛位移在隧道开挖面推进过程中的变化规律。然后分析了典型截面上的主应力及洞周收敛位移随着间距增大的变化规律。⑤将南坪工程和文中有限元计算结果进行对比。对比后发现：新建隧道从已有隧道下方穿过后，无衬砌支护和有衬砌支护两种情况下，已有隧道底部围岩在交叉断上方的应力变化有很大不同。⑥在对大量实际工程数值模拟结果进行分析、总结的基础上，结合数值模拟得到交叉段衬砌及围岩在新建隧道穿过已有隧道后的应力变化特性和位移变化规律。关键词：复杂交叉隧道，力学特性，开挖顺序，不同间距，交叉段I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTTheexcavatio

5、nofthelatter-builttunnelintheintersection,causestheadjustmentandredistributionofthestressofwallrockandliningoftheexsitingtunnel,bringsoutthecomplexchangesofthemechanicalpropertiesofwallrockandliningintheareasoftheintersectingtunnel,affectstheinternalforceandthedeformationofthewallrock.Hence,Base

6、dontheprojectofonetunnelintheNanPingsectionoftheChongqinglightrailNo.3、No.4,throughthestudyonthenumericalresultsoftheintersectingtunnelsondifferentconditions,usethecombiningmethodofthefiniteelementstimulationandtheprojectanalogy,studythemechanicalcharacteristicsofcomplicatedintersectingtunnelswi

7、thdifferentintervalsanddifferentexcavatingorders.①Throughthethesisofthenumericalstimulatingresultsoftheintersectionondifferentconditions,makesconclusionsthatisstresschangingpropertiesanddisplacementchangingprinciplesfromthei