浅埋偏压连拱隧道数值模拟及其优化分析

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1、分类号U455学号1201240160而妥達统新技太#学位论文浅埋偏压连拱隧道数值模拟及其优化分析作者闫计瑞指导教师姓名_霍润科教授申请学位级别硕士专#名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015.04论文答辩日期2015.06学位授予单位函要竑疫斜技A嗛答辩委员会主席评阅人本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的所有贡献

2、均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名:关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定）本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。

3、因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）西安建筑科技大学硕士学位论文浅埋偏压连拱隧道数值模拟及其优化分析专业：桥梁与隧道工程研究生：闫计瑞指导教师：霍润科教授摘要近年来，随着我国经济的快速发展，我国高速公路隧道工程技术水平得到了迅速推进，由于连拱隧道能够更好地适应山区特殊地形，线形流畅,近年来连拱隧道越来越多的被实际工程所应用。论文以湖北天鹅连拱隧道为背景，采用有限元软件MIDAS/GTS对偏压连拱隧道的施工过程进行数值模拟，通过对围岩和支护结构应力应变规律

4、的研究,对不同开挖方案和开挖顺序优化分析，结合现场监控量测资料,应用灰色建模理论对监测数据进行分析预测。论文的主要研究成果为：（1）采用三导洞法施工时，隧道施工完成后应力最大值在出口处中隔墙的左侧腰部和脚部为9.0MPa；采用中导洞法施工时，左洞上台阶开挖后，左洞仰拱部分松动区和先前开挖中导洞时形成的松动区相互重叠形成一体，隧道施工完成后应力最大值在中隔墙为10.3MPa。采用三导洞施工左右洞最终沉降为12.25mm，10.09mm，而采用中导洞施工，左右洞的最终沉降值为13.14mm，10.95mm。三导洞法开挖中隔墙拱顶、腰部和底部应力值分别

5、为4.6MPa、2.6MPa和3.0MPa，小于中导洞法的5.0MPa、3.0MPa和4.0MPa，说明先行开挖两侧导洞能够释放部分围岩压力，有效减小中隔墙的受力。（2）就中隔墙而言，左洞先行开挖（工况一）中隔墙最大压应力为11.0MPa小于右洞先行开挖（工况二）的最大压应力值12.0MPa，对于中隔墙最大拉应力值，工况一为1.2MPa小于工况二最大值2.8MPa；从初衬受力情况来看，工况一和工况二的最大位移值分别为19.23mm、24.97mm，初衬最大拉应力分别为1.1MPa、2.1MPa，最大压应力分别为8.4MPa、10.0MPa。从围岩

6、塑性区来看，工况一的塑性区主要分布在两侧拱腰处和中隔墙顶端，工况二的围岩塑性区位于中隔墙顶部偏压侧及两侧拱腰处。（3）ZK72+755断面拱顶沉降、水平收敛、仰拱沉降的预测值分别为20.78mm、7.49mm、10.50mm；经过现场监控量测，ZK72+755断面的实测值分别为21.00mm、7.68mm、9.45mm。由此可见，方程预测接近实测值，可见，灰色GM（1，1）模西安建筑科技大学硕士学位论文型可以准确的模拟围岩的时间位移序列，预测精度达到了隧道安全施工的要求。（4）天鹅连拱隧道的拱顶沉降、水平收敛和仰拱沉降趋于稳定时的位移分别为：15

7、.0mm、5.0mm和8.0mm，稳定所需时间为35天左右。拱顶沉降和仰拱沉降值较大。初衬与围岩接触压力随着掌子面的推进基本呈逐渐增长态势，监测点在开挖35天左右，压力值趋于稳定，左拱肩承受的压力基本都大于右拱肩。关键词：浅埋偏压；连拱隧道；施工变形；数值模拟；监控量测论文类型：应用基础研究西安建筑科技大学硕士学位论文TheNumericalSimulationandOptimizationAnalysisofShallowMulti-archTunnelwithBiasSpecialty:BridgeandTunnelEngineeringNa

8、me:YanJi-ruiInstructor:Prof.HuoRun-keABSTRACTInrecentyears,alongwith