摘要:21世紀以來，我國經(jīng)濟持續(xù)快速增長，交通行業(yè)保持迅速發(fā)展。國家也積極建設基礎設施，推進各類交通項目的建設。中國目前已成為世界上隧道最多、隧道施工技術(shù)發(fā)展最快、地下空間結(jié)構(gòu)最復雜的國家。近年來在高等級的公路、鐵路隧道和城市隧道建設中涌現(xiàn)出了許多大斷面隧道工程。大斷面、長距離、數(shù)量多、埋深大將是接下來我國隧道建設發(fā)展的總趨勢。本文關(guān)注大斷面隧道開挖掘進面的穩(wěn)定分析。

-首先介紹了大斷面隧道的定義、主要用途及發(fā)展趨勢、特點及風險和實際工程案例。接著介紹了大斷面隧道施工方法的分類方式，介紹了常見的施工方法，優(yōu)缺點和使用條件，然后對礦山法的五種施工方法進行了比較。

-接下來介紹了開挖面失穩(wěn)機理和通過計算極限支護壓力分析穩(wěn)定性的方法。然后介紹了極限分析上限法，也是本模型計算極限支護壓力使用的理論。接下來提出了一個在純黏土中的圓形隧道的開挖面前方的塑性變形區(qū)域和速度場模型，再提出了一個用于計算的微分模型。通過純粘土的正常變形條件，即塑性變形體積不變的條件，再使用極限分析上限法計算得到開挖面極限支護壓力。之后又分析了工況中的各因素對極限支護壓力的影響。最后將本章提出的模型、算法等編成了一個可以直接使用的Matlab程序，完整程序見附錄。

-最后結(jié)合港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道暗挖段的工程實例，介紹了其施工采用的五臺階十四部開挖法。使用等代圓法將每個工作面轉(zhuǎn)化為等價的圓形截面，再使用編好的Matlab程序計算了臺階法中十四個開挖面的極限支護壓力和假設使用全斷面法的極限支護壓力。通過等代圓法，驗證了本文第四章提出的計算模型和算法，以及編寫的Matlab程序可以用于各種不規(guī)則形狀的大斷面隧道。

關(guān)鍵詞：大斷面隧道 開挖面穩(wěn)定分析 純黏土 極限分析上限法 速度場

目錄

摘要

Abstract

第一章-緒論-4

第1.1節(jié) 研究背景-4

第1.2節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀-4

第1.3節(jié) 論文的研究內(nèi)容及技術(shù)路線-5

第二章 大斷面隧道-7

第2.1節(jié) 大斷面隧道的定義-7

第2.2節(jié) 大斷面隧道的主要用途及發(fā)展趨勢-7

第2.3節(jié) 大斷面隧道的特點及風險-10

第2.4節(jié) 大斷面隧道的實際工程案例-11

第2.5節(jié) 小結(jié)-12

第三章 大斷面隧道的施工方法-13

第3.1節(jié) 大斷面隧道施工方法的分類-13

第3.2節(jié) 大斷面隧道施工方法介紹-13

第3.3節(jié) 大斷面隧道施工方法比較和選擇-21

第3.4節(jié) 小結(jié)-23

第四章 開挖面穩(wěn)定分析模型及計算-24

第4.1節(jié) 概述-24

第4.2節(jié) 開挖面失穩(wěn)機理-24

第4.3節(jié) 極限分析上限法-24

第4.4節(jié) 土體的塑性變形區(qū)域及速度場-25

第4.5節(jié) 微分模型及計算方法-27

第4.6節(jié) 各因素對開挖面穩(wěn)定性的影響分析-31

第4.7節(jié) 在MATLAB環(huán)境下運行的計算程序-32

第4.8節(jié) 小結(jié)-32

第五章 算例與分析-34

第5.1節(jié) 概述-34

第5.2節(jié) 工程概況-34

第5.3節(jié) 施工方法介紹-35

第5.4節(jié) 等代圓法-35

第5.5節(jié) 開挖面極限支護壓力計算與分析-36

第5.6節(jié) 小結(jié)-37

第六章 結(jié)論-38

參考文獻-39

致謝-41

附錄-42