浅论黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究

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1、重庆大学硕士学位论文黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究姓名：孙辉申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘新荣20050501摘要摘要黄土作为一种特殊的围岩，有着其特殊的力学性质，而对于黄土连拱隧道这种新事物，还有许多需要研究的地方。随着隧道支护设计理论不断发展，新奥法成为现代支护理论的典型代表，尤其是现场监控量测的应用，并与理论分析结合，发展为一种适应地下工程特点和当前技术水平的新的设计方法——信息化设计方法。现场监控量测，动态设计，信息化施工已经成为当前隧道及其地下工程设计和建设的发展方向。本文以离石连拱隧道为研究背景，结合施工现场的监控量测和数值模拟，试

2、图对现场监控量测，动态设计，信息化施工在黄土连拱隧道中的有效应用进行分析。综合分析了隧道地质条件、隧道围岩在施工过程的应力和应变的变化情况及隧道的稳定性等。对黄土连拱隧道的施工力学响应进行了监测和数值模拟分析，总结了离石隧道新奥法监测的基本原则和特点，系统分析了隧道围岩变形特点和衬砌结构应力变化规律。在工程试验、现场监测和前期计算分析的基础上，建立了地质与施工的概化模型，以现场监测的位移数据为基本变量，按正交设计方法进行计算方案的组合，应用神经网络优化算法，采用ANSYS有限元程序完成了隧道围岩力学性能参数的位移反分析，并利用反分析得到的围岩力学性能参数建立三维有

3、限元模型，通过对比现场监测结果与数值模拟结果进行对比分析，对隧道施工过程中和运行期间的整体稳定性进行了分析。位移反分析和数值模拟的结果与现场实测值都较为吻合。关键词：黄土，连拱隧道，监测，位移反分析，神经网络，数值模拟I重庆大学硕士学位论文ABSTRACTLoesshasitsownespecialpropertiesasoneespecialrock.Therearemanyaspectswhichareneededtostudyinloessdoubled-archtunnel.Withthedevelopmentoftunnelsupportdesignth

4、eory,NewAustrianTunnelingMethodhasbecomerepresentationofmodernsupporttheory.Especially,becauseoftheapplicationofsitu-monitoringmeasurementanditscombingwiththeoryanalysis,NewAustrianTunnelingMethodhasdevelopedintoanewdesignmethod---situ-monitoringmethodadaptingtothecharacteristicofunde

5、rgroundprojectandcurrenttechniquedegree.Atpresent,situ-monitoringmeasurements,dynamicdesignanddynamicconstructionhavebecomeakindofdevelopmentaltrendinthedesignandconstructionoftunnelandundergroundengineering.Inthispaper,onthebasisofLishidoubledarchtunnelandthesitu-monitoringdata,thisa

6、rticleanalysedcomprehensivelystressandstrainofthesurroundingrockandstabilityofthewholetunnel.TheprincipleandcharacteristicoftheNATMmonitoringaresummarizedinthearticletoo.Basedontheresultsoftest,monitoringandpastanalysesofthetunnel,ageneralizedmodelforgeologyandconstructionprocessisest

7、ablished.Bycombinationofcomputingschemesoforthogonalwiththesitu-monitoringdisplacementdataasbasicvariable,thefiniteelementmethodisusedtoback-analysisofpropertiesofthesurroundingrock.Then,withtheresultsofback-analysis,thestabilityofthewholetunnelisanalysedina3DFEMmodel.Theresultsoftheb

8、ack-a