连拱隧道动态施工力学效应分析及优化

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1、长沙理工大学硕士学位论文连拱隧道动态施工力学效应分析及优化姓名：丁祖德申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：吴从师20080401摘要连拱隧道具有占地面积少，线形顺畅和桥隧衔接好等优点，在实际工程中得到了广泛应用。但是，连拱隧道跨度大，高跨比小，施工工序繁多，对围岩多次扰动，隧道受力特性复杂。因此，全面了解和掌握连拱隧道动态施工力学特性，优化连拱隧道动态施工效应，对连拱隧道的设计和施工具有重要意义。本文依托陈家桥隧道工程，结合当前国内外对连拱隧道的研究特点以及连拱隧道施工方法现状，应用有限元软件MIDAS／GTS对不同围岩

2、条件和不同施工方法下连拱隧道的施工力学过程进行三维有限元分析，并结合隧道施工现场的监控量测，研究复杂工序下连拱隧道的受力特性，并对施工过程进行优化分析。主要研究内容包括：1．分别建立了连拱隧道III级围岩段中导洞一上下台阶法和中导洞一全断面法，Ⅳ、V级围岩段三导洞法开挖的三维动态施工全过程弹塑性模型，研究了不同围岩条件下典型开挖阶段围岩及支护结构受力特性。2．对陈家桥隧道的现场监控量测资料进行了分析，并与开挖模拟的数据进行了对比，验证了数值模拟的可靠性。3．分析了III级围岩条件下隧道掌子面与初次支护结构的合理距离问题，进一步

3、探讨了不同围岩条件下单洞开挖过程中的空间效应以及左右洞相互影响问题，得出单洞工作面间的合理间距以及左右洞工作面间的合理间距。关键词：大跨度连拱隧道；数值分析：监控量测；空间效应AbstractMulti—archtunneliswidelyusedinpracticebecauseofitsadvantagesofsmallareaofproject，theflowinglineandgoodconnectionbetweenthetunnelandbridge．However，owingtoitslargespan，smal

4、lratioofitsaltitudeandspan,complicatedprocedureofconstructionandrepeateddisturbancetosurroudingrock，itscharacteristicsareverycomplexduringthedifferentexcavatingstages．Therefore，itissignificanttoknowandunderstandthemechanicalcharacteristicsofexcavatingandsupportingas

5、wellastooptimizetheprocessofconstructionforthedesignandconstructiOnofthemulti．archtunnel．RelyingonChenjiaqiaotunnelproject，theconstructionprocessoftunnelunderdifferentsurrondingrockconditionsandvariousconstructionmethodshasbeenanalyzedwith3DFEManalysisofMIDAS／GTSpro

6、gram，combinedwiththestudyofthecharacteristicsandthecurrentconstructionmethodsofmulti—archtunnelindometicandabroad．Themechanicbehaviorproblemsundercomplexconstructionprocesshasbeenstudied。Theconstructionprocesshasalsobeenoptimizedbytheanalysisofthemonitoringmeasuredd

7、ata．Themaincontentsoftheresearchinthispaperasfollows：1．The3Detastoplasticmodelofmulti—archtunnelhasbeensetup，whichcontainsgradeIII，IVandVsurroudingrock，ingradeIIIsurroudingrockwithsuchtWOmethodsasmiddle．pilot．and—half-sectionandmiddle．pilot—and—full·section，ingradeI

8、VandVsurroudingrockwithsuchamethodasthree—pilot．Thestressofthesurroudingrockandsupportingstructureintypicalexcavationstageunderthesethreee