【正文】 黃土洞室的圍巖壓力有了較深入的認(rèn)識(shí) : (1)塌方一般首先發(fā)生在拱肩或兩側(cè)，然后隨著洞形及應(yīng)力條件惡化向洞頂發(fā)展。由于參數(shù)測(cè)定過程中的偶然誤差及參數(shù)本身所反映的物理力學(xué)特征的隨機(jī)性，使得參數(shù)測(cè)定值總在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，因而往往與精確的理論描述不相稱。這一時(shí)期修建的寶中鐵路和候月鐵路隧道工程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 (2)根據(jù)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)，在 60 年代初提出以工程地質(zhì)類比法指導(dǎo)設(shè)計(jì)，并對(duì)黃土按底下洞室穩(wěn)定性要求作了相應(yīng)的分類。黃土地下洞室也不例外，黃土洞設(shè)計(jì)計(jì)算理論的研究，主要有四個(gè)階段 : (1) 20 世紀(jì)五六十年代的設(shè)計(jì)以普氏理論為基礎(chǔ)。在黃土修筑窯洞已經(jīng)有幾千年的歷史。對(duì)于大斷面黃土隧道的設(shè)計(jì)及施工，現(xiàn)行的鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范顯然己不適合，也沒有現(xiàn)成的工程可類比。本課題正是依托鄭西客運(yùn)專線大斷面黃土隧道工程。這類事故在我國(guó)黃土地區(qū)不同程度的存在，給我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來重大的損失 [1]. 由于黃土結(jié)構(gòu)較為疏松、強(qiáng)度低，加之其特有的濕陷性特征，黃土隧道在施工和運(yùn)營(yíng)中，出現(xiàn)了各種各樣的問題。鄭西客運(yùn)專線位于中國(guó)黃土分布中心 地帶，沿線黃土分布廣泛，約占線路總長(zhǎng) 90 %左右。 本文 總結(jié)了大斷面黃土隧道的研究現(xiàn)狀及存在的主要問題，分析了隧道斷面分類、高速鐵路隧道的技術(shù)特點(diǎn)、黃土隧道工程特性、黃土地基沉降及其加固的理論，并 在綜合分析當(dāng)前大斷面黃土隧道發(fā)展的基礎(chǔ)上 ， 依托鄭西客運(yùn)專線 鳳凰嶺 黃土隧道工程背景，以解決高速鐵路大斷面黃土隧道關(guān)鍵施工技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用大型通用有 限元軟件 ANSYS 為計(jì)算手段，對(duì)濕陷性黃土隧道 全斷面施工方法和 弧形導(dǎo)坑法 的安全性進(jìn)行了對(duì)比的 分析和研究，得出了一些結(jié)論和建議。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。該線隧道均為雙線隧道，開挖面積達(dá) 174 m2，是目前國(guó)內(nèi)開挖斷面最大的黃土隧道。an features the most typical loess tunnel, and the surrounding rock grade V new Q3 loess. This line is based on double line tunnel, and the tunnel excavation area of 174 m2 is the domestic largest loess tunnel excavation section, which is unprecedented in China, and there is no experience for reference to the construction of this tunnel. In this paper, I did some research of the present situation and main problems of the loess tunnel of large section and classification of tunnel cross section, the technical features of highspeed railway tunnel, the engineering properties of loess tunnel, loess foundation settlement and consolidation theory. Based on the prehensive analysis on the basis of the current development in loess tunnel of large section, relying on this loess tunnel engineering background, in order to solve the key construction technology in loess tunnel of large section of high speed railway, using largescale general finite element software ANSYS as the calculating method, analyzing and researching the arc heading construction safety performance, I work out some conclusions and suggestions. KEYWORDS: large cross section, loess tunnel, numerical simulation, arc pilot tunnel method 畢業(yè)論文報(bào)告 目 錄 第一章 緒論 ................................................................................................................ 1 黃土隧道研究的背景及意義 .......................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外黃土隧道研究現(xiàn)狀及存在的問題 ...................................................... 1 本文研究?jī)?nèi)容與方法 ...................................................................................... 5 第二章 高速鐵路黃土隧道相關(guān)特性介紹 ................................................................ 7 隧道斷面分類 .................................................................................................. 7 高速鐵路隧道施工特點(diǎn) .................................................................................. 7 黃土工程特性 .................................................................................................. 9 黃土地基沉降問題描述 ................................................................................ 10 黃土的濕陷性質(zhì) .................................................................................. 10 黃土的濕陷性評(píng)價(jià) .............................................................................. 10 黃土隧道地基的濕陷性問題 .............................................................. 11 黃土地基加固處理方法 ................................................................................ 12 復(fù)合地基現(xiàn)有沉降理論與方法 .................................................................... 12 第三章 數(shù)值模擬方法簡(jiǎn)介 ...................................................................................... 14 有限元的基本思想和優(yōu)點(diǎn) ............................................................................ 14 有限元數(shù)值模擬過程 .................................................................................... 14 Ansys 軟件介紹 ............................................................................................. 16 Ansys 軟件平面彈塑性分析過程 ................................................................. 17 計(jì)算假定 .............................................................................................. 17 彈塑性分析選項(xiàng)設(shè)置 .......................................................................... 18 單元的生死 .......................................................................................... 20 第四章 高速鐵路大斷面黃土隧道施工數(shù)值模擬分析 .......................................... 22 鳳凰嶺隧道工況 ............................................................................................ 22 建立模型 ........................................................................................................ 22 弧形導(dǎo)坑法 .......................................................................................... 24 全斷面開挖 .......................................................................................... 25 分部開挖 ........................................................................................................ 25 弧形導(dǎo)坑法 .......................................................................................... 25 全斷面開挖 .......................................................................................... 32 模擬結(jié)果及分析 ............................................................................................ 35 弧形導(dǎo)坑法 .......................................................................................... 35 全斷面開挖 .......................................................................................... 36 對(duì)比分析 .............................................................................................. 36 結(jié)論 .............................................................................................................................. 38 致謝 ..