寒区炭质页岩隧道大变形机理及施工对策研究

发布时间：2017-04-16 01:14

  本文关键词：寒区炭质页岩隧道大变形机理及施工对策研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的发展,国家基础设施建设的中心在逐渐地向中西部转移。在建设地形复杂的西部过程中,高寒区炭质页岩是公路隧道施工中遇到的一种地质围岩,具备强度低、松散、软弱等软岩的特点,隧道穿过这种地质一般会伴随着施工困难,大变形等一系列工程问题。本文以青海省共和至玉树高速公路高海拔区姜路岭隧道为工程背景,针对施工中出现的大变形问题,应用理论研究、现场监测、数值模拟、归纳总结手段对炭质页岩大变形机理和施工对策进行了深入的分析,主要研究内容和成果包括如下几个方面:(1)从炭质页岩工程力学特性、变形破坏特征、大变形原因着手,总结大变形机理,根据监控量测数据深入分析了姜路岭隧道围岩变形随着埋深的变化规律,得出炭质页岩隧道变形转折点为100m埋深。(2)结合姜路岭隧道现场施工与支护情况,提出了炭质页岩隧道开挖注意事项与大变形防治措施。(3)根据现场监控量测数据,作出炭质页岩隧道净空位移曲线,对变形规律做了详细分析,提出了位移回归函数,并利用压力盒与钢筋计的监测结果分析了围岩与支护的应力变化。(4)运用数值模拟手段,对三台阶七步开挖工法循环进尺、核心土长度、钢拱架间距进行了详细模拟,其中模拟得出的钢拱架应力与监测数据做了对比,结果趋于吻合。
【关键词】：炭质页岩隧道 大变形机理 施工对策 监控量测 数值模拟
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 选题依据背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 软岩和围岩大变形的定义研究9-10
• 1.2.2 围岩大变形稳定性研究10-11
• 1.2.3 围岩大变形支护理论研究11
• 1.3 依托项目工程概况11-13
• 1.3.1 工程简介11-12
• 1.3.2 工程地质概况12-13
• 1.3.3 工程难点13
• 1.4 研究内容、方法和意义13-14
• 第二章 炭质页岩特性与大变形机理14-26
• 2.1 炭质页岩工程特性14-19
• 2.1.1 炭质页岩工程力学特性14-17
• 2.1.2 炭质页岩隧道变形破坏特征17-19
• 2.1.3 炭质页岩隧道大变形原因分析19
• 2.2 围岩大变形分级19-21
• 2.2.1 大变形分级研究19-21
• 2.2.2 姜路岭隧道大变形分级21
• 2.3 炭质页岩变形力学机制21-22
• 2.4 埋深对大变形的影响22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 大变形施工对策26-38
• 3.1 软岩支护理论26-29
• 3.1.1 弹塑性解析公式与软化指数26-28
• 3.1.2 最佳支护时间28-29
• 3.2 软岩开挖方法29-30
• 3.2.1 工法分类及使用条件29-30
• 3.2.2 炭质页岩隧道开挖注意事项30
• 3.3 姜路岭隧道开挖工法与支护结构30-34
• 3.3.1 三台阶七步开挖法30-32
• 3.3.2 姜路岭隧道支护结构32-34
• 3.4 炭质页岩隧道大变形防治措施34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 炭质页岩隧道变形和支护结构现场监测38-50
• 4.1 现场监测目的和流程38-39
• 4.2 现场监测项目和方案39-40
• 4.3 位移监测与回归分析40-44
• 4.3.1 位移数据分析40-42
• 4.3.2 位移回归分析42-44
• 4.4 初期支护监测结果44-46
• 4.4.1 初期支护围岩压力44-45
• 4.4.2 钢拱架应力45-46
• 4.5 二次衬砌监测结果46-48
• 4.5.1 二次衬砌接触压力46-47
• 4.5.2 二次衬砌分担压力比例47-48
• 4.5.3 二衬混凝土应力48
• 4.6 本章小结48-50
• 第五章 三台阶七步开挖法数值模拟50-62
• 5.1 数值模拟软件及原理简介50-51
• 5.2 计算模型及参数选取51-52
• 5.3 开挖进尺对隧道影响52-55
• 5.4 核心土长度对隧道影响55-57
• 5.5 钢拱架间距对隧道影响57-60
• 5.6 本章小结60-62
• 第六章 结论与展望62-65
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间取得的研究成果70

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