| 【中文题名】 | 地下工程管棚支护有限元分析 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-23 |
| 【中关键词】 | 地下结构,超前支护,管棚法,三维非线性有限元,数值模拟, |
| 【英关键词】 | Underground structure,Technology of propping up and protecting proceeding,Pipe-shed support,Three-dimension nonlinear finite element method,Numerical simulation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>地下建筑>地下建筑施工、施工机械与设备>> |
| 【论文摘要】 | 20世纪80年代以来，不同规模、不同用途的隧洞工程大量应用于我国铁路与公路隧道、水电站地下厂房、国防和人防工程以及城市地下建筑，地下工程施工技术的发展面临新的机遇和挑战。在浅埋、软弱破碎地层等不良地段施工时，常会发生开挖面围岩失稳、洞体围岩坍塌等现象，为将隧洞开挖的影响控制在最小限度内，确保施工的顺利和安全，需要采用特殊的加固地层的方法，即所谓的“超前支护”技术。管棚支护是最常采用且有效的超前支护方法之一，但管棚支护的设计、施工和研究方面，基本上都是基于经验类比法，这已无法适应当前地下工程发展的需要，因此，在总结和积极借鉴国内外管棚支护以往研究成果的基础上，对管棚支护参数进行定量分析是地下工程技术领域的一个重要的有现实意义的课题。
论文介绍了地下工程超前支护施工方法及其特点，重点介绍了管棚支护施工工艺、原理及其研究现状，介绍了管棚支护有限元分析的基础，并在查阅与分析了国内外有关地下工程管棚施工技术资料的基础上，通过选取不同隧洞围岩类别及物理参数，采用Drucker-Prager屈服准则，借助通用的ANSYS软件建立三维有限元模型，对处于不同地质条件和工况下的围岩稳定性和管棚支护结构进行了弹塑性三... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-5 |
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目录 |
5-8 |
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第一章 绪论 |
8-24 |
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1.1 问题的提出 |
8-12 |
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1.2 地下工程超前支护方法的比较 |
12-18 |
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1.2.1 管棚注浆法 |
13-14 |
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1.2.2 小导管注浆 |
14-15 |
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1.2.3 水平旋喷注浆 |
15 |
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1.2.4 机械预切槽法 |
15-16 |
|
1.2.5 预衬砌法 |
16 |
|
1.2.6 超前锚杆 |
16-17 |
|
1.2.7 冻结法 |
17-18 |
|
1.3 管棚支护研究现状 |
18-23 |
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1.4 本文的研究内容和主要工作 |
23-24 |
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第二章 管棚支护设计与施工基础 |
24-36 |
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2.1 管棚设计 |
24-31 |
|
2.1.1 工作原理 |
24 |
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2.1.2 适用范围 |
24-25 |
|
2.1.3 设计参数 |
25-31 |
|
2.2 管棚施工 |
31-36 |
|
2.2.1 施工准备 |
31-32 |
|
2.2.2 钻孔 |
32-33 |
|
2.2.3 钢管的安装 |
33 |
|
2.2.4 注浆 |
33-34 |
|
2.2.5 隧道开挖 |
34-35 |
|
2.2.6 工程测量 |
35-36 |
|
第三章 管棚支护的有限元实现 |
36-53 |
|
3.1 有限元法简介 |
37-43 |
|
3.1.1 有限元特点 |
38 |
|
3.1.2 有限元法的基本思想 |
38-39 |
|
3.1.3 基本原理和模型 |
39-40 |
|
3.1.4 屈服准则 |
40-42 |
|
3.1.5 有限元的计算过程 |
42-43 |
|
3.2 影响有限元计算的主要因素 |
43-44 |
|
3.3 有限元程序ANSYS简介 |
44-47 |
|
3.3.1 程序的功能特点 |
45 |
|
3.3.2 材料的非线性求解 |
45-46 |
|
3.3.3 收敛准则和量纲 |
46-47 |
|
3.4 ANSYS分析基本过程 |
47-53 |
|
3.4.1 建立模型和划分网格 |
47-48 |
|
3.4.2 添加荷载和求解 |
48-50 |
|
3.4.3 后处理过程 |
50-52 |
|
3.4.4 单元的生与死 |
52-53 |
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第四章 管棚支护的三维有限元分析 |
53-86 |
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4.1 计算内容 |
53 |
|
4.2 模型建立 |
53-55 |
|
4.3 计算结果与分析 |
55-86 |
|
4.3.1 未加管棚支护时,不同开挖进尺的开挖模拟 |
55-59 |
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4.3.2 管棚注浆下,不同开挖(支撑)尺寸下的开挖模拟 |
59-62 |
|
4.3.3 管棚注浆下,不同管径,同一开挖进尺下的开挖模拟 |
62-65 |
|
4.3.4 管棚注浆下,不同管间距,同一开挖进尺下的开挖模拟 |
65-68 |
|
4.3.5 管棚注浆下,不同注浆层厚度,同一开挖进尺下的开挖模拟 |
68-71 |
|
4.3.6 管棚注浆下,不同洞室断面尺寸,同一开挖进尺下的开挖模拟 |
71-75 |
|
4.3.7 管棚注浆下,不同注浆混凝土强度,同一进尺下的开挖模拟 |
75-79 |
|
4.3.8 管棚注浆下,不同岩土强度,同一进尺下的开挖模拟 |
79-83 |
|
4.3.9 小结 |
83-86 |
|
第五章 结论与讨论 |
86-90 |
|
5.1 主要结论 |
86-88 |
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5.2 讨论 |
88-90 |
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参考文献 |
90-95 |
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在校期间发表论文 |
95-96 |
|
致谢 |
96-97 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.126168 |
