太凤高速公路片麻岩断层破碎带隧道结构受力与变形特性研究

发布时间：2020-05-21 16:56

【摘要】：断层破碎带隧道在施工过程中容易出现隧道塌方、渗漏水等病害。目前,针对秦岭山区片麻岩断层破碎带隧道的施工技术及围岩稳定性等方面的研究数据相对不足,如何对该类隧道进行合理施工,并为目前正在此类地区修建的隧道提供科学依据和设计参数显得尤为重要。本文依托陕西省交通厅科研项目“秦巴山区软岩富水断裂段公路隧道建设关键技术研究”,针对太凤高速沿线片麻岩断层破碎带公路隧道施工中隧道结构受力与变形问题,采用室内试验、现场测试、数值模拟等研究方法,对片麻岩断层破碎带公路隧道施工关键技术展开系统深入的研究。主要研究内容与成果如下:(1)通过节理产状测定发现断层破碎带岩体节理密集且间距小,岩体完整性差;根据现场调研、室内试验成果及现场测试结果,得出片麻岩断层破碎带围岩具有变形速率大、变形持续时间较长和围岩压力较大的特征,表明围岩变形具有一定流变性。(2)依据岩石试验规程确定试验方案,针对不同力学试验制作试件,然后进行岩石力学性质试验,包括点荷载试验、单轴抗压强度试验。依据点荷载强度、单轴抗压强度等数据对片麻岩破碎带岩体力学特性进行评估,得出破碎带岩体强度低,承载能力差,对隧道结构受力与变形影响较大。(3)现场选择典型试验断面进行隧道结构受力与变形测试,得到位移时程曲线、围岩压力时程曲线、钢拱架应力时程曲线等,然后进行片麻岩断层破碎带隧道结构受力与变形特性分析;综合时程曲线,总结出隧道结构受力与变形前期增长较快,施工中后期围岩变形趋于收敛,最后隧道结构处于稳定状态。拱顶、左右拱腰沉降在10cm左右。(4)使用有限元分析软件Midas-GTS模拟隧道施工过程,通过控制开挖循环进尺和台阶长度,从围岩变形、钢拱架应力和喷射混凝土应力进行隧道施工优化对比分析。结果表明片麻岩断层破碎带隧道结构受力与变形特性与现场测试变形与受力的发展趋势相近,数值上小于实测值。开挖循环进尺与台阶长度越小,隧道结构越稳定且有利于约束围岩变形。围岩竖向位移明显大于水平位移,表明围岩变形以竖直方向为主。
【图文】：

项目地理位置图

隧道主洞内轮廓设计图（cm）
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U451

【参考文献】

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3 陈发本;黄德镛;杨卓;;考虑流固耦合的富水隧道开挖对比分析[J];交通科学与工程;2013年02期

4 王琪;邹育麟;汪波;;富水断层破碎带隧道合理施工工法研究[J];公路隧道;2013年02期

5 杨帆;谢永利;;点荷载试验确定岩石强度指标的效果分析[J];广西大学学报(自然科学版);2013年01期

6 付志亮;王亮;;煤层顶底板岩石点荷载强度与拉压强度对比试验研究[J];岩石力学与工程学报;2013年01期

7 苏承东;唐旭;倪小明;;煤样抗压、拉强度与点荷载指标关系的试验研究[J];采矿与安全工程学报;2012年04期

8 章元爱;梅志荣;张军伟;陈永照;;富水复杂地质围岩稳定性评价与支护系统优化[J];铁道工程学报;2012年01期

9 尚振华;徐必根;;基于蒙特卡罗模拟的岩石点载荷试验数据处理[J];采矿技术;2011年06期

10 熊健;;反分析法研究HS与HSS模型在基坑计算中的应用[J];山西建筑;2011年18期

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3 田永军;基于ANSYS优化的巷道断面设计研究[D];天津大学;2007年

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本文编号：2674613