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既有公路隧道双侧扩挖锚喷支护参数优化研究
| 论文题名： | 既有公路隧道双侧扩挖锚喷支护参数优化研究 |
| 关键词： | 双侧扩挖隧道;锚喷支护;参数优化;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国公路隧道工程建设的迅速发展，目前原有公路隧道已不能满足现有交通量的需求，并且部分地区由于受到地质地形以及施工条件的制约，不能增建新的隧道，因此只能在原隧道的基础上通过扩大隧道断面的方法来满足交通需求。在扩挖隧道施工过程中需要采用有效的支护方式来保证隧道围岩的稳定性。由于锚喷支护能有效的限制围岩变形，提高围岩的稳定性和承载力，因此成为了隧道工程中常用的支护方式。除此之外，在隧道工程中对选取的锚喷支护参数进行优化，并能达到预期的支护效果以及保证隧道安全一直是工程界的热点问题。目前我国对锚喷支护参数优化的研究主要集中在新建隧道工程中，对于扩挖隧道工程中锚喷支护参数优化的研究较少。因此为解决实际工程需求，对扩挖隧道锚喷支护参数优化进行研究具有重要意义。 本文以宜昌市夷陵区木鱼槽扩挖隧道为工程背景，并利用有限元软件MIDAS/GTS NX对双侧扩挖隧道锚喷支护参数（锚杆长度、环向间距和喷射混凝土厚度，其中锚杆长度和环向间距两两结合）进行了优化研究。本文的主要研究内容和结论如下： （1）基于木鱼槽扩挖隧道工程，通过有限元软件MIDAS/GTS NX建立了双侧扩挖隧道三维模型，并对围岩初始应力进行了计算分析。通过现场监测数据与数值模拟结果进行对比分析，验证了数值模拟的可行性。通过对扩挖隧道和新建隧道的围岩塑性区的分布进行比较发现，扩挖隧道围岩塑性区的分布范围较广，并且围岩等级越低、相差越大。 （2）通过对Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩条件下的锚杆支护参数进行有限元模拟优化研究，并对优化后的拱顶沉降、周边收敛以及锚杆轴力的数值结果进行对比分析，结果表明三种围岩条件下的锚杆最优支护参数为：Ⅲ级围岩中锚杆长度取2.0m，环向间距取1.2m；Ⅳ级围岩中锚杆长度取3.0m，环向间距取1.0m；Ⅴ级围岩中锚杆长度取4.0m、环向间距取1.0m。 （3）通过对Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩条件下的喷射混凝土厚度参数进行有限元模拟优化研究，并对优化后的拱顶沉降、周边收敛和喷射混凝土应力的数值结果进行对比分析，结果表明三种围岩条件下的喷射混凝土厚度最优支护参数为：Ⅲ级围岩中喷射混凝土厚度取10cm；Ⅳ级围岩中喷射混凝土厚度取20cm；Ⅴ级围岩中喷射混凝土厚度取25cm。 |
| 作者： | 徐沛东 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨俊;邓兴贵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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