西安地铁浅埋暗挖黄土隧道围岩变形特性及控制技术研究

发布时间：2018-07-12 09:39

本文选题：西安地铁 + 浅埋暗挖　；参考：《西安科技大学》2015年博士论文

【摘要】：西安地铁黄土隧道在采用浅埋暗挖法施工过程中,隧道塌方、路面沉陷等事故时有发生,给城市交通带来较大影响,因此如何安全、快速、经济的进行黄土隧道暗挖施工,是黄土地区地铁建设亟待解决的工程问题之一。本文以西安地铁黄土隧道浅埋暗挖法施工为依托,采用理论分析、室内试验、数值模拟及现场监测相结合的方法对黄土隧道围岩变形特性及控制技术进行了深入研究。(1)运用现场测试方法对黄土隧道施工引起的地层响应规律进行研究。根据监测隧道开挖经过监测断面前、经过中、经过后地层的响应规律,阐明了地层变位与支护参数、地层条件的相互关系;提出了隧道上覆地层在工作面开挖扰动下呈区域性变形的特点,论证了西安地铁黄土隧道浅埋暗挖法施工进行深部地层监测的必要性。结合施工现场围岩变形特点,分析得出黄土隧道围岩变形受土体性质、地下水、地层应力释放率、覆跨比和施工组织管理等因素的影响。(2)采用室内试验方法对隧道工作面黄土的物理力学特性进行了分析。研究得到:黄土的强度受含水率的影响较大,黄土在干湿循环受荷作用下发生的损伤阶段分为干湿循环引起的损伤阶段和干湿循环与荷载共同作用引起的损伤阶段。(3)运用宏观唯象损伤力学和非平衡统计的概念和方法,得到了以干湿循环和含水率为控制因子的黄土损伤本构关系和黄土强度破坏准则。(4)运用FLAC数值模拟方法对黄土隧道围岩变形特性进行了分析,数值计算结果表明:黄土隧道围岩稳定性与黄土的含水率和隧道支护形式有着密切的关系,黄土含水率越高,强度越低,因此施工过程中必须控制好开挖掌子面的含水率。在无超前地层加固条件下,围岩变形及地层沉降较大,容易造成围岩失稳和地表道路损坏;采取超前预加固措施后,围岩变形和地层沉降得到很好的控制,满足规范要求。(5)采用数值模拟对黄土隧道开挖围岩变形控制措施进行研究,全面分析了影响超前预加固设计参数的因素;揭示了超前预加固设计参数与地层参数、支护参数和隧道开挖等的内在关系;论证了超前小导管参数存在最佳值,给出适合西安地铁隧道暗挖施工的超前小导管设计参数;采用袖阀管注浆加固后,提升了土层的抗渗性、抗剪强度和抗压强度,形成了很好的止水效果,保障施工期间隧道的稳定性,论证了袖阀管注浆对黄土地层具有很好的加固作用,应用于处理西安地铁高含水率老黄土地层是可行的,根据现场注浆效果观察、结合经验和数值模拟,确定了合理的注浆范围。(6)针对西安地铁A区间隧道在施工中引起围岩过大变形以及地层沉降过大等问题,采用本课题提出的围岩变形控制技术,对原有方案进行调整。数值模拟和现场监测结果表明,采取调整预加固措施后,围岩变形量较小,地层沉降得到有效控制,能够确保隧道围岩稳定,验证所提控制措施的可行性和可靠性,同时得到了黄土隧道暗挖法施工造成围岩变形经历了快速变形、缓慢变形以及稳定三个阶段。(7)通过将FLAC数值模拟计算得到的隧道拱顶下沉、水平收敛和围岩拱顶、拱肩压力值与现场实测值对比分析。结果表明;两者非常接近,误差小于5%,FLAC数值模拟预测隧道围岩变形结果可信。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of the deformation of the surrounding rock in the loess tunnel are studied by using the method of theory analysis , laboratory test , numerical simulation and site monitoring . ( 5 ) A numerical simulation is used to study the deformation control measures of surrounding rock in loess tunnel , and the factors affecting the design parameters of advance pre - reinforcement are analyzed .
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U455.4;U231.3

【参考文献】