隧道施工过程的数值模拟分析与方案的优化.pdf

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隧道施工过程的数值模拟分析与方案的优化 学科专业： 岩土工程 授予学位： 硕士 学位授予单位：合肥工业大学 学位年度：2007
本文从隧道围岩压力入手介绍了围岩的初始应力状态以及围岩松动压力的确定方法并介绍了围岩的破坏模式及其影响因素：通过对支护结构与围岩相互作用的力学分析，建立了围岩与支护结构平衡状态。再根据隧道工程的受力特点并对隧道施工过程中洞室稳定性与支护结构相互作用机理的深入分析，建立了隧道施工过程的计算模型：然后采用弹塑性有限元方法，对隧洞开挖与支护进行模拟，通过对支护进行结构分析。来分析隧道支护的力学性能。通过工程实例进行数值分析，对计算结果与实测结果进行比较，得出了如下结论：通过对工程实例进行数值分析，与实测结果比较吻合，验证了本文所用方法和模型的合理性，平面应变和梁单元组成的组合结构模型及本文选取的各种参数可以较好的反映隧道开挖和支护的受力和变形性能。计算结果与量测结果相近，因此计算结果可作为选择施工方案的依据和指导旅工。本文对隧道局部受力较大的位置提出了一种优化方案，并采用有限元模拟进行了验证，为以后有限元分析以及隧道合理设计与施工提供参考。通过对具体难点工程实际应用表明，有限元数值分析在隧道施工中加固区厚度的选取、预处理方案的验证和开挖方案的比选等方面都能够起到很好的参考和应用作用。