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大准铁路南坪隧道—滑坡相互作用机理研究

2020-12-08阅读(850)

大准铁路南坪隧道—滑坡相互作用机理研究

论文摘要

在山区修建道路,经常会以隧道的形式穿越斜坡地带。隧道往往会因为滑坡的影响而发生一定程度的病害。本文以南坪隧道-滑坡体系为依托利用数值模拟和模型试验模拟研究了南坪隧道滑坡形成的原因和滑坡推力作用下隧道的受力和变形机理,且模拟了南坪隧道滑坡综合治理的全过程,验证了治理措施的可行性。（1）利用数值模拟软件建立了滑坡体的地质模型,根据地勘资料提供的地质剖面图将模型划分了不同的地层结构,模拟软弱带向上发展过程,得出南坪隧道滑坡的形成的几点原因:（1）南坪隧道滑坡场区泥岩的崩解特性;（2）坡脚大开挖的施工方式;（3）黄土透水和泥岩相对隔水的特性。（2）利用数值模拟软件将滑坡数值模型简化成滑体、滑带、滑床三部分,建立了南坪隧道-滑坡相互作用数值模型,研究了南坪隧道滑坡与隧道应力相互作用关系和隧道受力、变形、破坏机理。得出了以下结论:（1）坡体下滑力分布形式与滑带摩擦角有关;（2）主要研究了隧道在滑坡推力作用下的受力、变形机理;（3）滑坡体削坡减载后隧道受力模式得到改善,滑坡推力作用减小,削坡对隧道病害整治有一定作用;（4）施加抗滑桩后隧道受力模式得到了彻底改善,隧道受力特点与只受竖向填土压力时的受力特点基本一致;（5）隧道周围填土开挖过程中隧道受偏压作用较小;（6）填土开挖过程中抗滑桩弯矩和剪力具有明显规律性,最大值分布在滑面附近。（3）运用室内模型试验,得出以下结论:（1）研究了在滑坡推力不断增大下的情况下,南坪隧道应力变化过程,得出了隧道完全破坏的过程为:左侧边墙最先破坏,然后带动仰拱和拱顶破坏,最后右侧边墙破坏;（2）加抗滑桩后隧道病害得到了有效的治理;（3）桩前土体开挖过程中抗滑桩弯矩剪力分布情况与数值模拟基本一致,分析了桩前后土压力分布情况。本文的研究查清了南坪滑坡-隧道相互作用机理,验证了抗滑桩与外套拱结合治理滑坡隧道病害的可行性,为今后类似隧道病害的预测和防治提供了一定的理论依据和工程经验,促进了防灾减灾工程的进一步完善。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 黄土滑坡研究现状
  •     1.2.2 滑坡与隧道相互作用机理研究方面的进展
  •     1.2.3 滑坡隧道变形治理研究方面的进展
  •     1.2.4 研究现状不足之处
  •   1.3 主要研究内容及目标
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 研究目标
  •   1.4 主要研究方法及技术路线
  •     1.4.1 现场调研及前期试验准备
  •     1.4.2 数值模拟
  •     1.4.3 模型试验
  • 2 工程概况及前期试验
  •   2.1 地形地貌及水文地质条件
  •     2.1.1 地形地貌
  •     2.1.2 气象与水文
  •   2.2 南坪隧道滑坡体变形情况及地质结构特征
  •     2.2.1 坡体变形情况
  •     2.2.2 地质分层及断面选取
  •     2.2.3 滑带（滑动面）特征
  •   2.3 南坪隧道变形特征
  •   2.4 泥岩膨胀、泥化崩解试验
  •     2.4.1 泥岩膨胀性
  •     2.4.2 泥化崩解特性
  •   2.5 本章小结
  • 3 滑坡-隧道相互作用数值模拟
  •   3.1 隧道开挖对坡体影响
  •     3.1.1 滑坡形成原因的几点讨论
  •     3.1.2 滑坡数值模拟
  •   3.2 整治前隧道-滑坡相互作用
  •     3.2.1 模型的建立
  •     3.2.2 坡体变形特征
  •     3.2.3 隧道应力应变特征及分析
  •   3.3 削坡后隧道-滑坡相互作用
  •     3.3.1 坡体变形与应变
  •     3.3.2 隧道应力应变特征
  •   3.4 加抗滑桩后隧道-滑坡相互作用
  •     3.4.1 坡体变形、应力
  •     3.4.2 加抗滑桩后隧道应力应变分布
  •   3.5 加抗滑桩后隧道覆土开挖过程中隧道应力变化
  •     3.5.1 拱顶填土开挖
  •     3.5.2 拱顶两侧覆土开挖
  •     3.5.3 不同工况下抗滑桩受力情况
  •   3.6 加外套拱后隧道应力特征
  •   3.7 综合比较几种工况下隧道受力模式
  •   3.8 本章小结
  • 4 隧道结构受力的模型试验
  •   4.1 概述
  •   4.2 试验设计
  •     4.2.1 相似比确定
  •     4.2.2 模型材料确定
  •     4.2.3 模型设计
  •     4.2.4 测点布置
  •   4.3 试验准备过程
  •     4.3.1 隧道衬砌、外套拱、抗滑桩制作
  •     4.3.2 模型槽及数据采集设备
  •   4.4 滑坡整治前的加载试验
  •     4.4.1 试验现象
  •     4.4.2 结果分析
  •     4.4.3 与数值模拟弯矩图的对比分析
  •   4.5 施加抗滑桩后加载试验
  •     4.5.1 试验前准备
  •     4.5.2 试验现象及分析
  •   4.6 施加外套拱后加载试验
  •     4.6.1 试验前准备
  •     4.6.2 试验现象及分析
  •   4.7 本章小结
  • 5 结论与展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 展望及建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得的研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王雄

    导师: 何思明,朱宝龙

    关键词: 滑坡隧道,数值模拟,模型试验,机理分析

    来源: 西南科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,公路与水路运输

    单位: 西南科技大学

    分类号: U452.11;P642.22

    总页数: 86

    文件大小: 10589K

    下载量: 119

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