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螺旋隧道开挖方法及设计参数优化研究
| 论文题名： | 螺旋隧道开挖方法及设计参数优化研究 |
| 关键词： | 螺旋隧道;线形曲率;左右线施工;工作面间距;初支结构 |
| 摘要： | 隧道建设受到地形、地质等条件限制，利用自然展线或长大隧道都无法克服线路控制点间的高差时，螺旋隧道具有更好的线形条件和满足线形指标的潜能，越来越受到重视。但螺旋隧道的应用还比较少，需要进行深入研究。本文基于重庆市渝中区大化路螺旋隧道这一工程背景，采用有限元方法，对螺旋隧道的线形曲率、开挖方法、左右线工作面间距、施工监测等方面进行了详细的研究，主要的研究内容及结论如下: ①确定了螺旋隧道最佳曲线半径。螺旋隧道随着线形半径的减小表现出以下规律:围岩受力越来越差;围岩塑性区由无到有，塑性区面积不断增大;隧道衬砌表现出的不对称变形越来越明显，初支体系受力增大。当受条件所限必须采用螺旋隧道形式时，建议结合地形条件尽量选取较大的线形半径，使线形相对平缓。 ②确定了合理的开挖方法。通过对全断面法、台阶法、CD法三种工法下螺旋隧道受力及变形分析可得:开挖过程中，围岩及初支结构的变形在三种工法下近似，且均没有出现塑性区，其中CD法下围岩及初支结构的变形略小，体现出一定的控制围岩变形的能力;从初支结构受力情况得出三种工法从优到差的顺序依次是CD法、台阶法、全断面法。考虑到螺旋隧道的受力不对称性，应选用变形较为平缓的施工方法，避免急促变形的出现，以免引起围岩失稳。 ③确定了隧道左右线施工开挖面的安全间距。左右线施工间距对围岩及初支结构最终的累计变形及受力影响较小。但是，围岩及初支结构在变形过程中受到的影响较大，当左右线施工间距为5m时，隧道变形过程有波动，这是由于左右洞之间的相互影响导致。随着左右线施工间距的增大，如间距为15m和25m时，隧道关键点变形曲线未出现波动，左右洞之间的相互影响很小。 ④通过对比数值模拟结果与现场监控量测数据，隧道变形趋势近似，论证了数值模拟研究的正确性。在推荐的大化路隧道设计及施工方法下，隧道超前洞和后续洞的拱项沉降、水平收敛，累计变形量均未超过规范规定的允许变形量，大化路隧道设计及施工方案可行。 ⑤通过以上研究结论，对重庆市渝中区大化路螺旋隧道的设计施工具体指导意义。 |
| 作者： | 董江桃 |
| 专业： | 土木工程；防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 高峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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