浅论大跨公路隧道围岩力学参数反演及动态施工力学数值模拟研究

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1、中南大学硕士学位论文大跨公路隧道围岩力学参数反演及动态施工力学数值模拟研究姓名：孙正兵申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：方理刚20071115摘要我国经济的迅猛增长和城市的高速发展对长大隧道的需求越来越大，含有喇叭口的大跨公路隧道也相继在城市交通中出现。但因其跨度较大引发的相关工程问题——支护型式、支护参数、施工方法、围岩稳定等，目前还没有一个较为明确实用的规范作为指导。荷载的准确计算和合理设计要以力学参数的准确选取为前提，因此需要采取适当的方式得出隧道围岩的力学参数。对于含有喇叭口的大跨

2、公路隧道的施工问题，国内可借鉴的经验和方法较少，特别是对扩帮段的动态施工力学值得进行深入研究。本文通过现场试验、理论分析及数值模拟计算，对深圳横龙山北隧道右线喇叭口扩帮段的围岩力学参数和动态施工力学进行了深入研究，主要研究内容如下：(1)对扩挖修帮段布设了两个监测断面对围岩进行深部位移监测，由此得到了反挖修帮造成的拱顶下沉和洞周水平收敛的实测数据，并基于神经网络BP模型反演了隧道围岩力学参数。(2)采用ANSYS有限元软件对横龙山北隧道右线喇叭口扩帮段建立了三维有限元模型，按照实际中采用的施工方法

3、对其动态施工力学进行数值模拟。(3)基于动态施工力学数值模拟结果，分析了隧道各开挖阶段对地表沉降的影响。(4)基于动态施工力学数值模拟结果，研究了隧道各开挖阶段对隧道拱项、拱脚和竖墙脚各点应力的影响。关键词：大跨公路隧道，力学参数反演，BP神经网络，动态施工力学，数值模拟ABSTRACTWiththerapideconomicgrowthandurbandevelopment，requirementsonlongandlargetunnelsareincreasingwitheachpassing

4、day．Bell—mouthedroadtunnelswithlarge-spanappearconstantlyintheurbantransportationsystem．Itscharacteristics，especiallylarge-span，havecausedaseriesofengineeringproblems，suchassupportmodes，supportparameter,constructionmethods，stabilityofsurroundingrocksa

5、ndSOon．ThusSOfartherehasbeennoclearandpracticalcodetoguidethedesignoflarge—spanroadtunnel．TheaccuratecalculationandrationaldesignoflOadshouldbebasedontheaccuratechoiceofmechanicalparameter．Soitisnecessarytoacquirethemechanicalparameterofthetunnel’Ssur

6、roundingrocksbypropermethods．Asfortheconstructionofbell—mouthedroadtunnelswithlarge—span，domesticallythereisonlylimitedexperienceforreference．Soitisparticularlynecessarytoconductfurtherstudiesonthedynamicconstructionmechanicsofthebroadenedsegment．Inth

7、isthesis，themechanicalparameterofthetunnel’Ssurroundingrocksanddynamicconstructionmechanicsarestudiedbytheoriesanalysis，numericalsimulationandfieldmeasurementinthebroadenedsegmentoftheright—-waybell--mouthofHenglongshanNorthTunnelinShenzhen．Themainres

8、earchiSasfollows：(1)Settingtwomonitoringcross-sectionsatbroadenedsegmenttomonitorthedeepdisplacementofsurroundingrocks．Soastoacquirethenumericalvalueforthesettlementofvaultandthehodzontalconvergenceofthetunnelduetoone-sidedexcavation．Basedonth