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文檔簡介
1、連拱隧道線形流暢、占地面積小、空間利用率高、避免了洞口路基或大橋分幅,與洞外線路連接方便,能很好地解決分離式隧道所存在的一些問題;同時,連拱隧道在適應地形條件、環(huán)境保護以及工程量上都具有優(yōu)越性。因此,在特殊地質以及地形條件受限的地區(qū)進行高速公路的建設時,常常選擇連拱結構的隧道方案。然而,地形偏壓作用下連拱隧道結構的受力機理和圍巖穩(wěn)定性還不是十分清楚,仍有待進一步深入研究。
在前人研究工作的基礎上,本文以連拱隧道為研究對象進
2、行室內相似模型試驗和數(shù)值模擬,對連拱隧道開挖時的整體力學性質、變形趨勢和穩(wěn)定性進行了分析與研究,得到了一些有益的結論和成果:
(1)以重晶石粉、石英砂和酒精松香溶液等配制的相似材料,通過物理力學性能試驗表明,該材料容重大、泊松比基本滿足軟巖的要求,抗壓強度和彈性模量低、力學性能穩(wěn)定、可重復使用、無毒性等特點,是一種可以模擬Ⅴ級工程圍巖的理想材料。
(2)通過彈性力學的基本方程和邊界條件,較為系統(tǒng)地論述了應力試
3、驗的相似理論,推導了模型試驗中常用的相似常數(shù)。運用相似理論分析了模型材料的選擇原則及模型試驗的精度問題,設計了能進行圍巖壓力、位移、襯砌變位及豎向加壓測試的平面應變模型試驗裝置。
(3)通過1:20尺寸比例的模型試驗對地形偏壓作用下連拱隧道襯砌受力和拱頂沉降的分析,表明:①在不同荷載下,左、右洞室襯砌都受壓力,而且壓力隨著隧道上覆荷載的增大而增大,左洞最大軸力值分布于仰拱和邊墻的結合部位;右洞最大軸力值分布于靠近中墻的左拱
4、腰。②實驗過程中,左右洞室有被壓扁的趨勢,左洞最大彎矩分布于左、右拱腰和拱底;右洞最大彎矩分布于左拱腰。③隨著荷載的增加,左洞洞頂豎向位移變化不大,右洞洞頂豎向位移成線性增大。
(4)采用ANSYS10.0非線性有限元軟件對偏壓連拱隧道的施工過程進行數(shù)值模擬,得到:①后行洞的開挖對先行洞的位移有一定的影響,其中對左、右拱腰和拱腳的影響大,特別是后行洞上半斷面的開挖影響最大。②采用“先外后里”開挖方法,應力值在整個開挖階段的
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