秦裕隧道不良地质段施工技术及有限元分析

发布时间：2020-03-19 07:32

【摘要】：我国西部地区地形和地质情况复杂,隧道施工过程中往往需要穿越富水区、断层破碎带等不良地质区,在施工过程中隧道极易发生局部坍塌,大变形和涌水等工程问题。因此,为了保证不良地质段隧道的安全开挖,研究隧道开挖前的预加固技术以及开挖过程中的施工工法和支护结构是必要而迫切的。本文以秦裕不良地质段隧道为研究实例,结合隧道的气象水文条件、地形地貌、地质特征以及预加固技术的作用机理和适用范围,提出了秦裕不良地质段隧道的预加固方案;分析了隧道开挖时突水突泥的可能性,建立了秦裕隧道最大涌水量简化计算模型,提出了秦裕不良地质段隧道开挖的预加固方案,优化了隧道的施工工法和支护方案,并采用动态监测的方法分析了隧道的稳定性。最后,利用有限元软件分析了水力耦合作用下隧道围岩应力和变形以及衬砌结构的受力特点,并通过和力场单独作用的隧道对比分析,得出了水力耦合作用下隧道的变形特点。具体为:(1)详细分析了预加固技术的作用机理和适用范围,结合秦裕隧道不良地质段特点,提出了秦裕隧道洞口和穿越极破碎围岩段管棚、超前小导管和锚杆相结合的预加固方案和具体实施方式,优化了锚杆的长度、倾角和注浆量;(2)结合秦裕隧道气象水文条件、地形地貌特征和不良地质构造等情况,分析了秦裕不良地质段隧道突水突泥的可能性,建立了秦裕隧道最大涌水量简化计算模型,计算了秦裕隧道最大涌水量,并与隧道开挖时的实测值相比较,得出该方法计算的结果与实则测值较为接近;(3)提出了秦裕不良地质段隧道局部坍塌和大范围涌水的预防措施,制定了隧道开挖时的预测预报和实时动态监测方案,结合现场动态监控数据分析了秦裕隧道开挖后支护结构的变形和隧道的稳定性;(4)利用有限元软件建立了水力耦合作用下隧道开挖的计算模型,分析了在渗流场和力场作用下隧道支护结构的受力和变形特点,并与力场单独作用时隧道支护结构的受力和变形进行对比分析,得出结构的受力和变形特点的差异性,为陇南地区相关富水隧道开挖提供了指导。
【图文】：

工程硕士学位论文第 1 章 绪 论1.1 研究背景及意义改革开放以来我国经济高速发展，公路、铁路、水利水电等关乎国民生活的基础设施大量开工建设。隧道工程作为公路、铁路和水利水电工程建设的重要组成部分，其建设数量和规模也在不断扩大。隧道施工中受地形、水文地质条件、隧道埋深等因素影响较大，在地质条件差的不良地质段区域开挖隧道极为困难，施工过程中易出现局部塌方，大变形等问题。因此，不良地质段等不良地质条件下建设隧道不但增加了隧道工程每延米的造价，而且威胁隧道施工人员的安全，影响隧道后期的正常运营[1]。图 1.1 为不良地质条件下施工隧道时，隧道大变形和局部塌方现场图片。

工程硕士学位论文开挖导致的地表沉降量。目前，，隧道施工中最常固技术和超前小导管预支护技术，国内外学者对质段的管棚预加固技术研究现状技术始于 20 世纪 70 年代，主要是近年来发展起进行隧道掘进前的预加固[6]。20 世纪日本横滨时采用注浆管棚形成预支护结构，在浅层覆土厚]。在我国，管棚预加固处理方法主要适用于隧道进工支架，以钢支架为依托钻孔，将钢管传入钻孔洞口的预加固。管棚预加固技术承载能力高，对水区具有明显的效果[8]。如图 1.2 所示，管棚预
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.49

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本文编号：2589917