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大丽高速下山口隧道初期支护裂损病害研究与稳定性分析
【摘要】：近年来,我国高速公路和高等级公路建设迅速发展,公路隧道建设进入全盛时期。在这一时期,高速公路隧道建设技术面临着更高的挑战与要求。在隧道建设中,隧道病害是难以回避的问题,难免不会发生各种各样的病害,影响建设安全和隧道质量。针对隧道病害这一课题,本论文主要研究建设中隧道的发生机理以及隧道围岩的应力变化,并提出如何提高隧道质量,以适应社会经济发展的需要。
本论文中的研究以大理至丽江高速公路下山口隧道为依托,对Ⅳ级围岩典型断面围岩变形特征与初期支护衬砌结构受力变形情况进行对比分析与总结。利用现代隧道施工检测手段,对隧道发生病害情况做全面对比分析。利用病害段隧道开挖前的隧道TSP地质超前预报试验,得出发生病害段隧道的地质情况、岩性分析等数值模拟时的边界参数；通过地质雷达检测手段,将病害段隧道的围岩变形情况以及初期支护破坏情况作对比分析,从中得出后期数值模拟中的围岩及壳层变形参数；利用隧道施工监控量测的围岩应力以及隧道初期支护中的钢拱架以及喷层混凝土的受力情况作为数值模拟的力学参数；最后进行FLAC3D数值模拟,将以上参数带入Mohr-Coulomb模型中,得出隧道病害段的围岩应力分布、塑性变形分布以及变形程度、隧道初期支护的受力情况以及变形程度等结论,为隧道围岩稳定性分析提供行使有效的方法。论文将理论联系实际,更好的为隧道建设服务。
【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：U457.2【目录】：
摘要3-4ABSTRACT4-11第一章 绪论11-19 1.1 选题的背景、目的和意义11-13
1.1.1 选题的背景11
1.1.2 隧道病害分析的研究目的11-12
1.1.3 隧道病害分析的研究意义12-13 1.2 隧道病害的常见类型13-14 1.3 隧道病害国内外研究现状14-16
1.3.1 病害检测14-15
1.3.2 病害原因分析15
1.3.3 病害处治对策15
1.3.4 其他相关研究15-16 1.4 论文研究内容及技术路线16 1.5 论文创新点16-19第二章 大丽高速下山口隧道工程概况及隧道衬砌裂损简介19-29 2.1 大理-丽江高速公路下山口隧道工程概况19-20
2.1.1 技术标准19
2.1.2 隧道建设条件19-20 2.2 隧道围岩岩体特征20-21
2.2.1 BQ值分级法20-21
2.2.2 围岩弹性纵波速分级法21 2.3 隧道设计概述21-23
2.3.1 洞口位置的确定以及洞门设计21-22
2.3.2 隧道衬砌设计22-23 2.4 隧道衬砌裂损病害研究23-27
2.4.1 衬砌病害定义及分类23
2.4.2 衬砌病害分类23-25
2.4.3 衬砌裂损机理25-26
2.4.4 衬砌裂缝分类26-27
2.4.5 衬砌病害危害27 2.5 本章小节27-29第三章 TSP地质超前预报在下山口隧道中的应用29-39 3.1 隧道TSP超前预报简介29-32
3.1.1 TSP测量原理29-30
3.1.2 TSP测量方法的理论基础30-32 3.2 大丽高速下山口隧道TSP超前预报试验32-37
3.2.1 TSP地质超前预报概述32
3.2.2 检测原理和设备32-33
3.2.3 TSP探测结果33-36
3.2.4 预报区段的工程地质条件及分析36-37 3.3 大丽高速下山口隧道TSP地质超前预报结论37-38 3.4 本章小节38-39第四章 大理至丽江高速公路下山口隧道雷达波分析39-51 4.1 地质雷达简介39-41
4.1.1 地质雷达工作原理39-40
4.1.2 地质雷达的应用40-41 4.2 大丽高速下山口隧道病害地质雷达波检测及分析41-44
4.2.1 下山口隧道初期支护病害诊断方法41-43
4.2.2 下山口隧道地质雷达检测参数的选取43-44 4.3 大丽高速下山口隧道病害雷达波检测结果与分析44-50
4.3.1 地质雷达探测图像对比分析44-46
4.3.2 病害出现地质雷达探测图像对比分析46-49
4.3.3 地质雷达检测结果汇总49
4.3.4 病害检测结论分析49-50 4.4 本章小节50-51第五章 FLAC3D数值模拟稳定性分析51-71 5.1 FLAC3D概述51-52 5.2 计算模型的建立52-62
5.2.1 模型参数的确定52-54
5.2.2 下山口隧道施工监控量测54-57
5.2.3 Mohr-Coulomb模型计算方法57-62 5.3 计算结果与分析62-68
5.3.1 隧道整体FLAC3D数值模拟62-65
5.3.2 初期支护开裂段FLAC3D数值模拟65-68 5.4 小结68-71第六章 结论与展望71-73 6.1 主要结论71-72 6.2 主要欠缺点72 6.3 展望72-73致谢73-75参考文献75-79附录A (攻读学位期间发表的论文及参加的科研项目)79-81附录B FLAC3D数值模拟数据流81-85
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