大断面Ⅲ级围岩隧道的开挖工法与支护优化数值分析

作     者：周永培 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵植苹

授予年度：2018年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：大断面 开挖工法 开挖尺寸 支护参数 数值模拟 

摘      要：随着国家对基础设施建设的大力加强,铁路隧道工程项目也日益增多,但是铁路隧道截面类型、地质条件、环境因素错综复杂,造成的安全事故也层出不穷。因此,确定合理的、安全的、经济的施工工法、开挖尺寸、支护参数是当前铁路隧道工程迫切面临的问题。本文由白杨林三级围岩铁路隧道作为研究对象,运用MIDAS/GTS有限元软件建模分析,计算出不同的设计参数下围岩的应力、应变、位移变化以及支护的应力、应变特征。分析它们的变化特征从而确定合理的开挖工法、合理的开挖步长、合理的支护参数。本文主要工作如下:(1)通过确定三级围岩铁路隧道各项参数建立合理的数值模型,进行隧道开挖不同工法施工模拟,确定理想的三级围岩铁路隧道施工工法。(2)通过建立的隧道模型,对隧道开挖步长进行施工模拟,分析不同的开挖步长对围岩应力应变、位移的影响以及对支护结构的影响,从而确定理想的开挖步长。(3)提出四种支护方案,分析不同的支护方案对围岩应力、应变、位移的影响。(4)比较五种锚杆直径对隧道围岩应力、应变、位移的影响,以及对喷射混凝土和锚杆的力学影响,确定合理的锚杆直径。(5)比较五种锚杆长度对隧道围岩应力、应变、位移的影响,以及对喷射混凝土和锚杆的力学影响,确定合理的锚杆长度。(6)比较四种喷射混凝土厚度对围岩应力、应变、位移的影响,以及对喷射混凝土和锚杆的力学影响,确定合理的喷射混凝土厚度。