文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
近接隧道的弹塑性有限元分析及动力响应研究
姓名:包德勇
申请学位级别:硕士
专业:岩土工程
指导教师:郑俊杰
20060420
摘要
近年来,随着人类对地下空间的不断利用,在某些地区,由于复线工程的建设或
受既有建(构)筑物、地质条件的限制及地下空间综合开发利用的需要,使得新建隧道近
距离平行修建或穿越既有隧道或其他建(构)筑物的现象越来越多。如何保证新建隧道施
工安全,又使既有隧道正常运营是这类隧道施工中必须解决的关键问题。因此,对近
接隧道施工的相互影响进行研究是十分必要的。
本文在综合分析国内外研究成果的基础上,系统总结了不同围岩条件下近接隧道
施工的力学机理,分析了近接隧道开挖所造成的洞室周边应力集中程度、塑性区应力、
塑性区范围及支护结构的位移和应力状态。运用弹塑性理论、动力学原理以及数值分
析方法,对作者参与设计的新建铁路温福线的两座近接施工隧道进行了数值模拟分析,
主要取得的研究成果如下:
(1) 结合琯头岭交叉重叠隧道的实际情况,研究了近距离交叠隧道的施工方
案,包括主要施工方法、工序及辅助施工措施的选择;并以三维弹塑性有限元理论
为基础,利用 ANSYS 大型商业有限元程序对新建琯头岭隧道的施工全过程进行了
数值模拟分析,得到了既有隧道衬砌的位移、应力状态随新建隧道施工推进的变化
规律。
(2) 结合燕前二号喇叭口隧道的实际情况,研究了喇叭口隧道的施工方法及主
要施工控制措施;并以动力有限元理论和岩石的爆破破坏理论为基础,利用 ANYSY
瞬态分析模块分析了在爆破冲击荷载作用下小间距隧道施工中既有隧道的动力响
应,得到了既有隧道衬砌的振动速度、加速度、位移及最大主应力的时程曲线。

关键词:近接隧道施工技术有限元分析动力响应
Abstract

In recent years, with the development of making use of the underground space by
mankind, more and more new tunnels are closely built to traverse the existing tunnels or
other structures in some area. The reasons for building close-spaced tunnels are the
construction of double-track railway, the limitation of geological condition and existing
buildings, and the need of utilizing underground space efficiently. How to ensure the safety
of the newly-built tunnel and the normal operation of the existing tunnel is a key problem
that we have to solve during the construction process. So it is quite necessary to study the
interaction between the close-spaced tunnels in construction.
In the thesis, based on the worldwide research achievements, the principle of
construction in close-spaced tunnels in different rock conditions are summarized, the degree
of stress concentration, the stress and area of plastic zone, the displacement and stress state
of the support structure are analyzed systematically. With elasto-plastic theory, dynamics
principle and numerical method, two cases of close-spaced tunnels in Wen-Fu railway
project which the author has participated i