高速鐵路大斷面黃土隧道施工數(shù)值模擬

二○****屆畢業(yè)設(shè)計(jì)高速鐵路大斷面黃土隧道施工數(shù)值模擬學(xué)院：******專業(yè)：******姓名：********學(xué)號(hào)：**********指導(dǎo)教師：********完成時(shí)間：20**年6月10號(hào)摔二〇駝****仔年己六蒙月摘要折投盯鄭州至西安喚的客運(yùn)專線汪為國(guó)內(nèi)首批頌擬建的高速悼客運(yùn)專線，幟該線位于中杰國(guó)黃土分布斜的中心地帶筋，全線穿過舌黃土段的隧覽道累計(jì)里程炎長(zhǎng)達(dá)65側(cè)河km。黃土腸因其具有特界殊的成分和奇性質(zhì)而在工蹲程地質(zhì)中占張據(jù)特殊的地?fù)屛汇Q，仰其工程特征鑒表現(xiàn)出與普燦通巖石隧道壺相當(dāng)大的差卷異蝕，繭鄭州至西安寬鐵路客運(yùn)專豐線黃土隧道躁特征最具典翠型性默,芝圍巖屬V級(jí)嗎Q3新黃土磚。踢該線隧道均永為雙線隧道闊，開挖面積腫達(dá)174復(fù)嘆m引2樸，是目前國(guó)邊內(nèi)開挖斷面襪最大的黃土咬隧道肉。勸本文呆總結(jié)了大斷愿面黃土隧道慈的研究現(xiàn)狀唐及存在的主現(xiàn)要問題，分災(zāi)析了隧道斷提面分類、高銳速鐵路隧道晨的技術(shù)特點(diǎn)刪、黃土隧道默工程特性、貪黃土地基沉干降及其加固脹的理論，并弊在綜合分析坐當(dāng)前大斷面蠢黃土隧道發(fā)蕉展的基礎(chǔ)上涉，豈依托鄭西客加運(yùn)專線精鳳凰嶺紀(jì)黃土隧道工遍程背景，以眨解決高速鐵捎路大斷面黃窯土隧道關(guān)鍵獸施工技術(shù)為論出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)蝦用大型通用替有限元軟件渴ANSYS兄為凍計(jì)算手段，螞對(duì)濕陷性黃韻土隧道每全斷面施工羨方法和禾弧形導(dǎo)坑叮法癥的安全性進(jìn)研行了對(duì)比的攪分析和研究丙，得出了一習(xí)些結(jié)論和建歌議。殃關(guān)鍵詞：儉大斷面，黃潑土隧道，銹弧形導(dǎo)坑槐法暮，庫數(shù)值模擬沖挑ABSTR拳ACT粗Thef忠irst藏batch鋒dome棗stic滴propo廳sedh食igh-s乳peed纏passe盤nger族dedic輕ated蘿line硬isfr伐omZh奮engzh過outo圣Xi'框an.T侄heli盜neis消loca律tedi書nthe銜cent切e姐r捷ofl畏oess鄭distr結(jié)ibuti慧on伴,騙andt醋hewh弦olel木inea維cross江the伸loess怎sect駝ioni影salm每ost6浪5努品km.B槍ecaus么eof拍itss比pecia圓lcom吳posit尋iona夏ndpr紡opert瀉ies,濕loess漢occu揚(yáng)pies汽aspe籍cial集place概int辯heen變ginee攪ring朵geolo揚(yáng)gy,a朵ndth袍eeng價(jià)ineer停ingf猾eatur匪essh招owco艘nside蔽rable數(shù)diff蠻erenc伍ewit犁hord捧inary良rock役tunn舉el.T述heli午nefr開omZh帥engzh致outo萄Xi'蜘anfe嫁ature叼sthe孔most緒typi弊call朵oess孩tunne存l,an疼dthe勾surr萄oundi透ngro詞ck蟲grade惡Vne杠wQ3租loess魚.小This叛line歷isb瓦ased侍ondo心uble恥line棕tunne則l,an趣dthe嫁tunn剩elex莊cavat樓iona辛reao柿f174碑m河2遺ist漏hedo味mesti需clar肅gest搬loess許tunn叨elex竟cavat睡ions烏ectio菜n,wh燦ichi慧sunp焰reced利ented樹inC餐hina,受and握there牲isn鵲oexp盛erien系cefo他rref餐erenc糟eto糞thec夾onstr始uctio鈔nof軟this慌tunne碑l.械Inth培ispa改per,原Idid吊some維rese模arch陸ofth鄭epre尼sent庭situa向tion付andm情ainp安roble饒msof齊the用loess呼tunn句elof節(jié)larg刷esec快tion過andc兵lassi楊ficat廳iono慕ftun維nelc終ross煮secti畢on,t奸hete敗chnic沈alfe墻ature貫sof拒high-濁speed芒rail南wayt和unnel歐,the嗚engi雨neeri區(qū)ngpr投opert扇ieso纏floe灶sstu撞nnel,挽loes礙sfou影ndati笨onse壁ttlem致enta竟ndco鑄nsoli理datio愈nthe佳ory.陶Based婆ont呢heco蒙mpreh訪ensiv納eana怕lysis冬ont跌heba共siso懇fthe芽curr文entd棕evelo河pment舅inl碑oess幻tunne摔lof模large汪sect春ion,衣relyi有ngon虧this飽loes陪stun堂nele個(gè)ngine極ering喪back買groun尚d,in膽orde遷rto寄solve成the遠(yuǎn)keyc們onstr存uctio晉ntec那hnolo售gyin芝loes累stun碗nelo輪flar周gese掠ction圓ofh慰ighs當(dāng)peed鍵railw助ay,u蜂sing善large俗-scal侮egen古eral灶finit挺eele瓣ment良softw瘡areA告NSYS所asth叢ecal券culat多ingm他ethod秒,ana溉lyzin弄gand喇rese伐archi血ngth近earc堵head逢ingc可onstr絹uctio糾nsaf副etyp際erfor寄mance殊,Iw株orko按utso靜meco若nclus屢ions臟ands從ugges譯tions疑.宵K健EYWOR少DS飲:舉larg您ecro弊ssse止ction毒,越典loess尿tunn嗽el,黎拒numer喜ical藏simul疾ation警,施餃arcp鑄ilot彩tunne敢lmet叔hod目錄TOC\o"1-3"\h\u身第一章蠢緒論柱米④纖冤以賤朝圖4-3剛9薪回填后蔽第一主應(yīng)力帖/N概吸扒根圖4-40賄回填后第博三主應(yīng)力/仗N(yùn)蓬帝同改既圖4-像41回填堅(jiān)后第一主應(yīng)室變墓憑澆圖4窮-42回絕填后第三主疾應(yīng)變穩(wěn)豐味棒菊?qǐng)D掩4-4糠3便回填后x方哥向位移/m岸拌險(xiǎn)衣展圖4-4乘4顧回填后y方加向位移/m真4.泡3葵.2粗針全斷面開挖蒼1.蘇全斷面同時(shí)籠開挖消，并施設(shè)初坊襯臺(tái)罪篩圖4-45兆初襯后等盈效應(yīng)力/M鵲Pa為竄敏隔圖4-亮46初襯票后塑性區(qū)/購m徒碌圖4-47簽初襯后x頸方向位移/舟m萍宮喇圖器4-48凍初襯后y方遣向位移/m請(qǐng)黎垃圖4-4蕉9初襯后影第三主應(yīng)變囑例洪帶圖粗4-50泄初襯后剪力倉圖灘徐侄出圖4-51肆初襯后彎踐矩圖蠟病竄角圖4-5燒2初襯后節(jié)軸力圖錢2.施設(shè)二厭襯恩饑圖紛4-53跑二襯后等效痰應(yīng)力/MP糞a雖皆刊圖4天-54二民襯后塑性區(qū)承/m攝含吃圖4-5謹(jǐn)5二襯后積x方向位移榨/m悲膀鵲圖運(yùn)4-56關(guān)二襯后y方坡向位移/m絮撞賺圖4-57擔(dān)二襯后第慌三主應(yīng)變棋陪狠已生圖4-5溉8二襯后煉剪力圖稱斃中圖4-59粘二襯后彎稼矩圖編沖濕咽塘圖4-60毀二襯后軸遮力圖湖4.4括帳模擬結(jié)果及站分析雀瘡弧形導(dǎo)坑藏法爺遍在開挖狀過程中：位開挖上臺(tái)階炸過程中應(yīng)力地集中于角點(diǎn)金，最大應(yīng)力篩為4.95備MPa（膠圖4-7）洽；竭最大斤應(yīng)變發(fā)生在舞核心土兩側(cè)岸，最大應(yīng)變兩0.000炒95（圖4灶-9）；旱x方秋向最大位移遼發(fā)生在角點(diǎn)忍，最大位移詞為1.63象5mm（蔥圖4-11珍）；遺y方肆向最大位移鞋發(fā)生在核心蘇土位置，為何5.92側(cè)mm（圖4哄-12）。叉開挖中臺(tái)階禾過程中應(yīng)力卻集中于角點(diǎn)齒，最大應(yīng)力綿為3.63上MPa（剝圖4-17抖）；應(yīng)最大質(zhì)應(yīng)變發(fā)生在設(shè)核心土兩側(cè)懼，最大應(yīng)變貴0.003織297（圖悉4-20）最；洽x方辨向最大位移餐發(fā)生在兩邊蓋側(cè)拱上，最墾大位移為2煤.60m育m（圖4-披21）；廉y方老向最大位移垮發(fā)生在拱頂酸位置，為1昏3.17片mm（圖4引-22）。累開挖下臺(tái)階萄及回填部分華過程中應(yīng)力國(guó)集中于角點(diǎn)珠，最大應(yīng)力產(chǎn)為3.38峽MPa（沸圖4-25蓮）；倉最大淹應(yīng)變發(fā)生在漿隧道側(cè)拱中盟段位置，最埋大應(yīng)變0.腐00487頸（圖4-2斬7）；蘿x方困向最大位移辦發(fā)生在隧道際軌面中心線烏兩側(cè)，最大尊位移為2.饅14mm令（圖4-2印8）；屑y方蓮向最大位移企發(fā)生在拱頂游位置，為1駁6.94瞇mm（圖4省-29）。距修建二襯過似程中應(yīng)力集蜘中于隧道側(cè)稅拱中段位置么，最大應(yīng)力近為9.70正MPa（填圖4-34道）；屆最大家應(yīng)變發(fā)生在淚拱頂位置，什最大應(yīng)變0凝.0046婦9（圖4-宇36）；承x方訓(xùn)向最大位移逆發(fā)生隧道側(cè)刊拱中段偏上軍位置，最大奮位移為2.臘278m刺m（圖4-診37）；交y方鄙向最大位移命發(fā)生在拱頂相位置，為1籌7.41歇mm（圖4膏-38）。間回填后應(yīng)力內(nèi)集中于隧道蝦側(cè)拱中段偏栽下位置，最井大應(yīng)力為9斷.80M伶Pa（圖4衣-40）；剩最大間應(yīng)變發(fā)生在形核隧道側(cè)拱甲中段偏下位半置，最大應(yīng)想變0.00執(zhí)469（圖堪4-42）創(chuàng)；蝴x方垃向最大位移趨發(fā)生在隧道罵側(cè)拱中段偏楊上位置，最態(tài)大位移為2科.34m亡m（圖4-棄43）；責(zé)y方攔向最大位移略發(fā)生在拱頂毛位置，為1漆7.65旦mm（圖4寒-44）。敬跑全斷面開王挖疼在開挖過程袖中：與(扇1)全斷面寨開挖并修建孤初襯名過程中應(yīng)力舉集中于隧道妖側(cè)拱中段位儲(chǔ)置，最大應(yīng)擺力為色滅1.29夏MPa（圖鴿4-45）奔；特梯最大應(yīng)變發(fā)醒生在隧道側(cè)落拱中段位置趣，最大應(yīng)變溫0.260往7（圖4-乖49）；號(hào)誘x方向最大喊位移發(fā)生隧尺道側(cè)拱中段厭偏下位置，歐最大位移為踢59.87病9mm值（始圖4-47辛）；訂y方辦向最大位移鋪發(fā)生在拱頂宇位置，為1尋22.0限mm（圖4肌-48）。濁(2)僵修建二襯過壟程中應(yīng)力集果中于隧道側(cè)段拱中段位置醉，最大應(yīng)力害為1.15就MPa歉（圖4踏-53）；軟決最大應(yīng)變發(fā)呆生在隧道側(cè)譜拱中段位置菊，最大應(yīng)變蠢0.026填09（圖4江-57）；慎餐x方向最大社位移發(fā)生隧幻道側(cè)拱中段蠟偏下位置，母最大位移為尖59.79物mm（圖仇4-55）那；午曲y方向鴿最大位移發(fā)簡(jiǎn)生在拱頂位尤置，為12安6.40多mm（圖4情-56）。暈師燙對(duì)比分析意通過前文對(duì)造弧形導(dǎo)坑法富及全斷面發(fā)美的分部開挖企過程分析，霸可以看出：爹弧形導(dǎo)坑法竿開挖過程中歪，最大應(yīng)力午發(fā)生在回填雷過程，應(yīng)力衫集中于隧道齒側(cè)拱中段偏份下位置，最素大值為9.娛8氏0碑MPa；最槳大應(yīng)變出現(xiàn)太在開挖下臺(tái)食階及回填部忌分過程中，謝發(fā)生在隧道鄙側(cè)拱中段位盡置，最大值梁為0.00氣487；x索方向最大位福移發(fā)生在開祝挖中臺(tái)階過島程中，發(fā)生顏在兩邊側(cè)拱乓上，最大位液移為2.6棋0棵隊(duì)mm；y方使向最大位移巴發(fā)生在回填駐過程，發(fā)生匹在拱頂位置宮，為17.授65探女mm。犧弧形導(dǎo)坑法慨施工中最薄亡弱部分是拱閉肩部和邊墻嚴(yán)頂是比較薄鍬弱部分，在參施工中需要姓注意。湯全薯斷面法開挖叔過程中，懇最大應(yīng)力發(fā)嶄生在旬全斷面開挖懷并施設(shè)初支剖過程中里，應(yīng)力集中半于綠隧道側(cè)拱中撈段位置，最約大應(yīng)力為1取.29M稻Pa瀉；最大應(yīng)變叼出現(xiàn)在辰修建二襯處過程中，率發(fā)生在隧道店側(cè)拱中段位候置，最大應(yīng)抓變0.02貧609拘；x方向最論大位移發(fā)生跌在工全斷面開挖岡并施設(shè)初支斧過程中謝，吐發(fā)生隧道側(cè)寶拱中段偏下儀位置，最大嘴位移為59較.879勢(shì)mm欣；y方向最竹大位移發(fā)生威在族修建二襯過概程中巴，發(fā)粗生在拱頂位記置，為12拿6.40穿mm蛇。訪將兩種方法斜最危險(xiǎn)的部才分作對(duì)見表伸4-2：璃表4-2艦兩種施工方樹法的部分極旦值對(duì)比級(jí)類型祝虜施工方法衫弧形導(dǎo)坑法毒全斷面法齡最大應(yīng)力/足MPa歡9.80稼1.29寸最大應(yīng)變煎0.004姓87普0.026搬09掙x方向最大雷位移/m阻2.60滿59.87代9胃y方向最大駕位移/m與17.65茶126.4供0結(jié)論夸本織論文通過噸分析高速鐵日路大斷面黃消土隧道施工品特點(diǎn)與存在航的問題鏟，飽應(yīng)用大型有夾限元粗軟件ANS金YS隙為毀計(jì)算手段，畜對(duì)濕陷性黃槳土隧道蔽全斷面施工災(zāi)方法和歌弧形導(dǎo)坑羅法魔的安全性進(jìn)臨行了對(duì)比的掛分析和研究聞得到了一些盒有益的結(jié)論陸，總結(jié)如下肯:塌弧形導(dǎo)坑法詢施工過程中柜，應(yīng)力較大鞋，需要采用萬有效措施對(duì)斤拱肩部和邊憑墻頂部進(jìn)行盜加固穩(wěn)定。版弧形導(dǎo)坑法穿施工過程中板最大應(yīng)變及幫x、y方向質(zhì)位移均遠(yuǎn)遠(yuǎn)掌小于全斷面毯施工法，由完此可見弧形旬導(dǎo)坑法施工鏈的安全性相莫比于全斷面升法要高的多近。言雙線隧道上勒的土體破壞濤一般不能形輸成所謂普氏判壓力拱，采截用普氏理論扒設(shè)計(jì)與察調(diào)研所得實(shí)茫測(cè)賣壓力分布不喬符。直雙線隧道上任模擬棗的豎向壓力框分布是兩端切大、中間小聲，呈靈“艘反拱形溝”盟。有不小的繁側(cè)向壓力，住且拱圈部分莖比邊墻要大上。軟在黃土隧道稱施工中二襯避的施設(shè)是很奪有必要的，刷對(duì)于類似錘V級(jí)黃土圍示巖的不良初唇期地質(zhì)段，比初期支護(hù)很荷難保證圍巖維結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期愈穩(wěn)定碧，修筑二次緊襯砌可以加迎強(qiáng)圍巖變形控支撐，同時(shí)傲也能承受軟錄弱圍巖的蠕投變壓力。致謝畫在緊張但充擔(dān)實(shí)的四年大牛學(xué)本科生或削即將接近尾代聲之際，回磁想過去，展艇望未來，心區(qū)潮澎湃，我愉懷著激動(dòng)的蛙心情寫下這陸篇致謝詞。堆對(duì)于此篇論熄文的完成每，首先否應(yīng)該感謝蛛董課****腐老師對(duì)我的岡關(guān)心和指導(dǎo)標(biāo)，從論文開君題到研究方屯法的確立，巾以及研究過錄程中遇到的鹽各種問題，睛無不芒依賴董米老師的悉心趁指導(dǎo)，在整蹲個(gè)論文完成飼過程中，金董測(cè)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄倢W(xué)術(shù)態(tài)度，鐮認(rèn)真負(fù)責(zé)的遵學(xué)術(shù)精神以氏及系統(tǒng)精湛丘的專業(yè)知識(shí)暗都給我留下由了深刻的印扭象，使學(xué)生間受益匪淺踢。捷從設(shè)計(jì)的選捎題到資料的臺(tái)搜集直至最制后設(shè)計(jì)的修白改的整個(gè)過貨程中，花費(fèi)羊了皆董看老師很多的隔寶貴時(shí)間和鈴精力，在此究向?qū)煴硎居谥孕牡馗兄x捆！扁同時(shí)重還要感謝和德我同一小組軍的幾位同學(xué)宗，是你們?cè)诤逦移綍r(shí)設(shè)計(jì)句中和我一起牽探討問題，軋并指出我設(shè)貫計(jì)上的誤區(qū)山，使我能及峰時(shí)的發(fā)現(xiàn)問宏題把設(shè)計(jì)順勞利的進(jìn)行下仰去，沒有你肥們的幫助我礙不可能這樣席順利地結(jié)稿酬，在此表示壟深深的謝意坐。參考文獻(xiàn)詳[1]察倉劉祖典.黃超土力學(xué)與工鞠程.陜西省鍬科學(xué)技術(shù)出娛版社，19嶼96協(xié)[2]權(quán)乏馬莉英，肖召樹芳，王清編.黃土的流需變特性模擬庸與研究.實(shí)豬驗(yàn)力學(xué)，2吵004,6憤[3]捕所李寧，朱運(yùn)槐明，謝定義專.大斷面飽卷和黃土隧洞臣成洞條件研事究.巖土工累程學(xué)報(bào)，2率000,2擔(dān)2(6)外[4]浙寨郭增玉、劉展守慧、張朝幼鵬.高濕度夾Q2黃土的赴非線性流變?yōu)谋緲?gòu)模型及乏參數(shù).地下貪空間，20迅01，坑畫21(2)卻[5]睡燦韓斌、朱庭碼勇.黃土的勿濕陷性對(duì)地虎鐵框架結(jié)構(gòu)卻的影響.蘭餃州鐵道學(xué)院猶學(xué)報(bào)，20照0仍3,短22(1)概[6]劫頭凌榮華、韓蟻貝傳、曲永股新.大跨度托深埋隧洞的溪開挖效應(yīng)研角究.工程地習(xí)質(zhì)學(xué)報(bào)，1纖996,4棕(3)鑰[7]盲墳丁文其,王螞曉形,李志守剛等.龍山佩淺埋大跨度爆連拱隧道施崇工方案優(yōu)化蟻分析[j]趙巖石力學(xué)與排工舌斬程學(xué)報(bào),2慘005,2迷4(22)生:442一濁447盲[8]冬瘦鐵路隧道噴浪錨構(gòu)筑法技功術(shù)規(guī)則(T多BJ108鳥-2001瑞).中國(guó)鐵廈道出版社.赤2001內(nèi)[9]普諷鐵路隧道設(shè)劉計(jì)規(guī)范(T框B1000矛3-2蒸001).唯中國(guó)鐵道出炸版社.20長(zhǎng)01釋[10]憑盆Richa替rd僑表Brumm你er,Pa杏trick摟嶼淘Andri裹eux.劇FLAC詞andN裝umeri酒calM鋪odeli舌ngin陶Geom昌echan蝕ics.佳濃A.A.狹BAKE橫MAPU嶼BLISH贊ERS.煎Oct.葬2003曬[11]界謎Fatha遙llaE消L-Nah會(huì)has,F你arouk典EL-k堅(jiān)adian閥dAli證Ahme梳d:Int皮eract蓬iono唐fTun驢nelL顆ining莖sand纏Soft蕉算沉Groun貞d,Tu鼓nneli萬ngan桶dUnd樹ergro章undS找pace南Techn掠ology性,199麥2，7，3蜓3~34漫[12]切盡DiPr何isco拘C.mod猜eling餅ofd砍raine而dcre戴eptri削axial球test羽son卷losse原sand咸[J]芬Geote澤chniq天ue,2假000,烘竿50(1)清:7382起.緊[13]陽籌Xi-Ho評(píng)ngZH容AO,