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采用液压铣挖机铣削法施工时,为了更准确地掌握铣削法施工条件下的衬砌支撑强度和支撑时间,需要研究液压铣挖机铣削施工隧道的二次应力状态和变形规律和特点。目前,国内外对铣削隧道围岩应力分布特征、变形规律、塑性区域分布特征、支撑结构变形规律等施工机械行为的研究较少。
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液压铣挖机隧道施工力学结构分析

发布时间:2022-04-27 14:59:01

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采用液压铣挖机铣削法施工时,为了更准确地掌握铣削法施工条件下的衬砌支撑强度和支撑时间,需要研究液压铣挖机铣削施工隧道的二次应力状态和变形规律和特点。目前,国内外对铣削隧道围岩应力分布特征、变形规律、塑性区域分布特征、支撑结构变形规律等施工机械行为的研究较少。

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本章在分析液压铣挖机铣削隧道施工力学的基础上,采用FLAC动力计算模块对单线隧道液压铣挖机铣削和钻井爆炸施工过程进行数值模拟,分析液压铣挖机铣削冲击和爆破地震引起的振动效应,并与现场测量数据进行比较,讨论液压铣挖机铣削施工数值分析方法的适用性,验证计算结果的精度,然后模拟不同级别的围岩下液压铣挖机铣削和钻井爆炸隧道施工过程,比较和分析两者的隧道力学行为。

隧道施工力学是将经典隧道力学与新兴施工力学、时变力学和粘弹塑性理论相结合的新工程学科分支。

隧道施工力学主要研究隧道施工过程中隧道结构、围岩及周围环境的机械响应和控制,涉及广泛的内容,包括从地质研究到稳定洞的形成。

隧道施工机械包括时间、路径和耦合效应。液压铣挖机隧道施工机械的时间效应主要体现在各种荷载随施工过程的非线性变化、反复加载和卸载的复杂过程、突发性和灾害性荷载的影响以及岩土介质本身的流变特性。

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液压铣挖机隧道施工机械的路径效应:围岩介质、混凝土等结构材料均具有非线性机械性质,而不是弹性介质。在隧道施工过程中,分析对象为未达到整体承载能力的不完整结构,其几何形状和边界随时间变化,围岩和结构为非线性机械荷载过程,液压铣挖机其应力状态和稳定性与应力历史或应力路径有关,为优化施工过程提供空间,最大限度地发挥围岩的自承能力。

液压铣挖机隧道施工力学的耦合效应:如果研究问题涉及多个物理场,如应力场、温度场或渗流场,则相互作用,产生施工力学的耦合效应,其分析结果不同于非耦合分析。

液压铣挖机隧道施工力学的基本原理可概括为以下几个主要方面:

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(1)由于工程岩体的稳定性不仅与自然因素(地质条件、初始应力岩体的力学特性等)有关,液压铣挖机而且与人为工程因素(施工方案、开挖方法等)密切相关。因此,隧道施工应全面、正确地了解各种因素的影响。

(2)在隧道施工过程中,围岩的稳定性和相关经济效益不仅与其最终状态有关,而且与液压铣挖机最终状态的开挖方法有关,这是因为围岩的隧道开挖是一个非线性机械过程,使围岩处于复杂的重复加卸过程中,其稳定性与应力路径和应力历史有关。

(3)施工前对隧道开挖过程进行动态施工力学优化分析,以围岩稳定性、地表沉降为优化目标,了解隧道结构的稳定性、液压铣挖机施工支撑效果和施工对环境的影响,寻求多种更好的施工方案进行决策。

(4)根据岩体和工程特点,隧道施工应特别注意施工过程和动态设计和控制,科学遵循围岩的动态响应规律,使人工开挖和支撑因素对围岩的损伤尽可能小,在经济合理的前提下,在许可范围内控制有害影响和隐患。

(5)液压铣挖机利用现代隧道施工技术基于监控测量信息技术,根据优化施工方案不断深化原理解,做好围岩动态响应监测,采用反馈设计方法,液压铣挖机深入了解施工方案,必要时及时调整现有施工和支持方案,确保后续施工的安全经济。

(6)强调勘察设计.施工、科研各环节紧密结合,相互渗透。


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