篮家岩隧道超前地质预报技术及高地应力段数值模拟分析

发布时间：2017-12-24 08:39

本文关键词：篮家岩隧道超前地质预报技术及高地应力段数值模拟分析　出处：《兰州交通大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文以四川省绵茂公路篮家岩隧道为工程背景,详细介绍了超前地质预报原理和应用技术;针对绵茂路篮家岩隧道复杂的地质条件,通过对各种超前地质预报技术的综合应用,准确预报了不良地质情况,得出了篮家岩隧道不同地质情况下的超前预报方法及判断特征;在预报结果的基础上,对篮家岩隧道高地应力段隧道开挖进行了数值模拟分析,得出了高地应力段围岩变形、初期支护应力分布规律,以指导篮家岩隧道的后期工作。本文主要研究内容和成果有以下几个方面:1.探讨了TSP203、地质雷达、红外探水法的工作原理,技术参数等,介绍了平导超前和地应力测量等超前地质预报方法的优缺点。2.在调研篮家岩隧道附近区域的地质信息、收集并整理篮家岩隧道工程区域的地质资料、详细阅读绵茂路工程的设计信息的基础上,考虑预报技术人员的技术条件、仪器设备的保有量、现场的施作条件因素,并结合该区域类似工程的经验和超前地质预报方法的优缺点,选择了适合篮家岩隧道的安全、可靠的超前地质预报方法。3.详细探讨了篮家岩隧道富水段、软弱破碎段、岩性变化段、高地应力段的超前地质预报方法,得到了以上四种段落的判别标志。1)富水段:TSP探测系统特征:纵横波速比增大,泊松比突然增大,横波反射强于纵波,密度、杨氏模量均下降;电磁波特征:同相轴时断时续,雷达波振幅较强,且有多次反射现象;红外场强值突变、差值超过临界安全值。2)软弱破碎段:TSP探测系统特征:纵横波速和泊松比降低,密度、杨氏模量均下降;电磁波特征:同相轴不连续,雷达波振幅较强。3)岩性变化段:以TSP等长距离预报为基础,地质雷达等短距离超前地质预报为重点进行超前地质预报,岩性变化段的电磁波特征主要考虑频率的变化、信号的强弱。4)高地应力段:篮家岩隧道三个主应力均随隧道埋深的增大而增大,σV呈线性增长,并且σHσhσV,根据强度应力比法,K50+730-K49+300属于高地应力段。4.针对篮家岩隧道的高地应力段(K50+730-K49+300),利用Flac3d软件进行数值模拟计算。分析了在不同地应力值时,围岩变形特征:随着地应力增大,拱顶沉降、仰拱隆起和水平收敛都增大,篮家岩隧道高地应力段的最大变形量为80.93mm,在容许变形量的范围之内,根据数值模拟和监控量测结果对比发现,篮家岩隧道高地应力段(K50+730-K49+300)不会发生大变形;初期支护应力分布规律:初期支护的竖向应力在边墙处较大,拱顶处竖向应力较小,初期支护的水平向应力在拱顶处较大,边墙处较小,都为压应力,且都随着地应力的增大而增大;围岩塑性区分布规律:大致呈圆形,随着地应力的增大而增大。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.11

【参考文献】