超小净距隧道原位扩建围岩变形与地表沉降预测方法研究

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1、学校代码：10385分类号：研究生学号：1100204007密级：硕士学位论文超小净距隧道原位扩建围岩变形与地表沉降预测方法研究PredictingMethodsofSurroundingRocksDeformationandGroundSurfaceSettlementofTunnelExpansionin-suitwithSuperSmallClear-distance作者姓名：张在晨指导教师：林从谋教授学科：岩土工程研究方向：隧道与地下工程所在学院：土木工程学院论文提交日期：二零一四年三月五日学位论文独创性声明本人声明兹呈交的学位论文是

2、本人在导师指导下完成的研究成果。论文写作中不包含其它人已经发表或撰写过的研究内容，如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享有和承担由此论文所产生的权利和责任。论文作者签名：签名日期：学位论文版权使用授权声明本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：指导教师签名：签名日期：签名日期：摘要近年来，国内外隧道原位扩建工程

3、日益增多。隧道原位扩建工程大多呈现出断面特大、净距超小、扁平率极低等特点，且往往须先拆除既有衬砌，再进行围岩开挖、衬砌施作等工序，易导致结构承载力降低，围岩变形过大，诱发塌方事故。较之于新建隧道，隧道原位扩建开挖导致的围岩变形及地表沉降更为复杂，如何对其进行合理预测仍是一个十分突出且尚未解决的问题。本文以国内外罕见的大帽山隧道原位2扩4工程为研究背景，通过解析求解、数值模拟、经验公式等3种方法提出隧道原位扩建围岩变形与地表沉降预测方法，对隧道原位扩建工程围岩变形及地表沉降变形规律、卸荷效应下围岩变形及力学特性、围岩力学参数对地表沉降的敏感性进

4、行了系统的研究，对保证类似工程围岩稳定性具有重要的参考价值。主要工作及成果如下：1、采用等代圆、复变函数理论及Schwarz交替法获得非圆隧道单侧扩建形式下的围岩应力及位移的理论解。据此以大帽山隧道原位2扩4工程为例探讨隧道最优扩挖宽度。2、基于卸荷理论提出并建立隧道围岩扰动分区（强卸荷扰动区、弱卸荷扰动区及未扰动区）开挖卸荷的计算方法。3、采用APDL语言编程，将卸荷计算各步骤嵌入ANSYS通用有限元软件，实现卸荷效应下的隧道原位扩建三维数值模拟。4、以实测数据为据，分析卸荷效应下大帽山隧道原位2扩4工程CD工法下围岩力学及变形特性，围岩强

5、卸荷扰动区、弱卸荷扰动区的分布规律。5、2扩4隧道对已建4车道隧道结构变形影响为：4车道隧道左侧围岩处于卸荷扰动区范围内，左侧变形较右侧大，隧道断面呈现明显的偏压。6、围岩力学参数对隧道原位扩建地表沉降的敏感程度为：Ec。7、采用Peck公式、叠加原理提出扩建隧道地表沉降的简便预测公式，并验证函数关系式的适用性。关键词：隧道原位扩建预测复变函数卸荷效应数值模拟Peck公式IIIAbstractInrecentyears,tunnelexpansionin-suitprojectisincreasingdaybydaybot

6、hathomeandabroad.Tunnelexpansionin-suitprojectturnsouttobesuperlargespan,supersmallclear-distanceandflatsection,andtheexistingliningalwaysneedtobedemolishedbeforetheexcavationofsurroundingrocksandinstallationoflining.Asaresult,thebearingcapacityofstructureiseasilyreduced,th

7、edeformationofsurroundingrocksisgreaterthanexpect.What’smore,itmaycausecollapseaccident.Comparetoanewtunnel,thedeformationofsurroundingrocksandsurfacesettlementcausedbytheexcavationoftunnelexpansionin-suitismuchmorecomplex.However,howtopredictitinareliablewayisstillaserious

8、andunsolvedproblem.Takingtheuncommontwo-to-fourDamaoshantunnelasbackground,thepred