浅埋大跨度隧道施工超前支护效应研究
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摘要
本文以浅埋大跨度隧道为对象,研究了浅埋隧道定义、变形的力学特征、围岩稳定性、以及几种主要超前支护方式的支护机理和力学效应。在此基础上运用有限元方法对超前支护效应进行了数值模拟分析。
论文首先介绍了浅埋大跨度隧道超前支护的发展以及研究现状,提出判别浅埋隧道新方法,并论述了隧道变形的力学特征和隧道监控量测,分析浅埋大跨度隧道围岩稳定性判据并提出新方法;然后建立隧道开挖过程中管棚的力学模型,并利用巴氏双参数地基模型对管棚进行受力分析,接着运用VB编程对管棚支护参数进行优化设计;此外研究小导管对围岩加固原理和小导管参数设计,分析超前锚杆加固机理,并对支护工艺进行了初步探讨。
根据毫山峪隧道实际的隧道超前支护方式,采用ANSYS有限元程序,对隧道超前支护开挖分别进行了二维和三维数值模拟,得到开挖过程中的围岩位移场、塑性区等,并对结果进行了分析。最后,针对三维和二维模拟结果进行了对比。
Based on the shallow and large span tunnel, definition of shallow tunnel, mechanical characteristics of deformation, rock stability, support mechanism and mechanical effects of several main advancing support forms are studied. On this basis, effect of advancing support is analyzed with the finite element method.
Firstly, both development and research status of advancing support on shallow and large span tunnel are introduced home and aboard, Secondly, new method of judgment of shallow tunnel is proposed, mechanical characteristics of deformation and monitoring measurement are discussed, Then, stability criterion is studied and one new stability criterion is proposed, Subsequently, the mechanical model of pipe roof during tunnel excavation is established. And force analysis of pipe roof is done by the double-parameter foundation beam model, Meanwhile, the parameters of pipe roof support are optimized and designed with VB Programming, In addition, reinforcement theories on surrounding rock of small pipe and parameter design are researched, Then, reinforcement mechanism of forepoling bolt is analyzed, and support technology is studied.
According to the actual advaced support forms of Haoshanyu Tunnel, ANSYS is used to simulate the advacing support excavation of the tunnel with two-dimensional and three-dimensional methods, which shows the displacement field, plastic state, and the results are analyzed, Finally, the results of between two-dimensional and three-dimensional are Compared.
论文首先介绍了浅埋大跨度隧道超前支护的发展以及研究现状,提出判别浅埋隧道新方法,并论述了隧道变形的力学特征和隧道监控量测,分析浅埋大跨度隧道围岩稳定性判据并提出新方法;然后建立隧道开挖过程中管棚的力学模型,并利用巴氏双参数地基模型对管棚进行受力分析,接着运用VB编程对管棚支护参数进行优化设计;此外研究小导管对围岩加固原理和小导管参数设计,分析超前锚杆加固机理,并对支护工艺进行了初步探讨。
根据毫山峪隧道实际的隧道超前支护方式,采用ANSYS有限元程序,对隧道超前支护开挖分别进行了二维和三维数值模拟,得到开挖过程中的围岩位移场、塑性区等,并对结果进行了分析。最后,针对三维和二维模拟结果进行了对比。
Based on the shallow and large span tunnel, definition of shallow tunnel, mechanical characteristics of deformation, rock stability, support mechanism and mechanical effects of several main advancing support forms are studied. On this basis, effect of advancing support is analyzed with the finite element method.
Firstly, both development and research status of advancing support on shallow and large span tunnel are introduced home and aboard, Secondly, new method of judgment of shallow tunnel is proposed, mechanical characteristics of deformation and monitoring measurement are discussed, Then, stability criterion is studied and one new stability criterion is proposed, Subsequently, the mechanical model of pipe roof during tunnel excavation is established. And force analysis of pipe roof is done by the double-parameter foundation beam model, Meanwhile, the parameters of pipe roof support are optimized and designed with VB Programming, In addition, reinforcement theories on surrounding rock of small pipe and parameter design are researched, Then, reinforcement mechanism of forepoling bolt is analyzed, and support technology is studied.
According to the actual advaced support forms of Haoshanyu Tunnel, ANSYS is used to simulate the advacing support excavation of the tunnel with two-dimensional and three-dimensional methods, which shows the displacement field, plastic state, and the results are analyzed, Finally, the results of between two-dimensional and three-dimensional are Compared.
引文
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