山区浅埋偏压连拱隧道锚喷支护的优化研究

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1、中南大学硕士学位论文山区浅埋偏压连拱隧道锚喷支护的优化研究姓名：邓统辉申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张家生20080501摘要连拱隧道是随着我国公路建设的迅速发展而出现的新型大跨度隧道形式。但是由于浅埋、偏压、高跨比小、地质条件和结构受力复杂的特点，对偏压连拱隧道的应用和研究还处在探索和初级阶段，尤其对结构设计和施工过程中的力学特点和规律尚缺乏系统和全面的研究。本文依托怀新(怀化一新晃)高速公路界牌坳双连拱隧道工程，采用有限元数值分析研究方法和技术手段，对偏压情况下的双连拱隧道结构受力及结构优化进行了探讨

2、。论文介绍了国内外在连拱隧道、隧道结构优化和数值模拟方法等方面的研究现状。结合工程实际，考虑到界牌坳连拱隧道特定的工程地质条件，通过对界牌坳隧道偏压和不偏压两种计算模型有限元数值计算结果进行对比研究，得出了浅埋偏压连拱隧道支护体系的受力和变形特性，提出了改变锚杆长度、角度、喷射混凝土厚度的优化建议。对优化方法进行了探讨，进行了以锚杆轴力求和为目标进行优化的可行性论证。编制了ADPL优化程序，实现了隧道锚杆长度、角度和喷射混凝土厚度的自动优化，得到了更适应偏压荷载的锚喷支护。最后，文章总结了偏压连拱隧道优化的优化方案和

3、意义，结合界牌坳浅埋偏压连拱隧道有限元模拟分析数据结果，提出了论文中存在的几个问题和自己的建议。本论文的研究成果是对界牌坳隧道这类偏压连拱隧道进行适应TlT偏压的改进，为以后避免此类隧道由于结构形式不合理而发生的工程事故节约建筑材料有重要意义，也对今后类似隧道工程的设计具有一定的指导意义。关键词浅埋偏压连拱隧道，结构优化，锚喷支护，数值分析，ANSYSIVABSTRACTThedouble．archtunnelisanewlargespantunnelispresentedwiththerapiddevelopmen

4、tofhighwayconstructinginourcountry．However,becauseofitsOWncharacteristics，suchasshallowdepthofburial，unsymmetricalpressure，smallheight-to—spanratio，complexgeologicalconditionsandstructuralstress，theapplicationand咖dyofdouble—archtunnelunderunsymmetricalpressurei

5、sstillatapreliminarilystage，andthisisespeciallytrueforthesystematicstudyonthestructuraldesignandthemechanismofthemechanicalresponseduringconstruction．．BasedontheJiepaiaodouble—archtunnelengineeringoftheHuaixin(Huaihua--Xinhuang)highway,thethesisprimarilystudies

6、themechanicsproblemoftheexcavatingandsupportingduringthedouble—archtunnelconstructionandthestructureoptimizationbythefilliteelementmethod(FEM)calculation．Thepresentresearchreviewedthedouble．archtunnel．structuraloptimizationoftunnelandmechanicsanalysisapproachat

7、homeandabroad．Basingontheactualconditionandconsideringthespecialgeologicalconditionsofjiepaiaodouble—archtunnel，theruleofpressionanddistortionofthedouble-archtunnelunderunsymmetricalpressureisgetedbycontrastingstudyofsymmetricalandunsymmetricalpressureFEMcalcul

8、ationresult．Theadviceofchangingthelengthandangleoftheanchor-holdandthethicknessoftheshotcreteliningonthedesignoptimizationispresented．111eoptimizationprojectarediscussed,and