隧道软弱围岩-支护结构稳定性及方案优化研究

发布时间：2021-06-15 07:03

　　随着我国公路与铁路隧道的不断发展建设,隧道软弱围岩的支护结构设计与施工中面临的稳定性问题十分突出。隧道软弱围岩因其强度差从而造成的围岩变形量大、变形持续时间长、变形速度快,严重影响隧道的施工工期,甚至可能发生支护结构破坏、隧道失稳等危险事故。产生以上问题的主要原因是对隧道软弱围岩变形机制、变形规律、等认识不足,没有采用合理可行的控制方法。针对以上问题,在前人研究成果的基础上,通过对现场的支护结构破坏特征进行分析,探讨了对节理软岩隧道变形的影响;对现场岩石进行取样,进行了室内单轴、三轴压缩试验,分析了泥岩的力学性质;以Hoek-Brown准则为基础,将量化的GSI围岩评级系统与宏观连续介质理论之间建立联系,将Hoek-Brown参数转变为Mohr-Coulomb参数;以收敛-约束法为基础,得出围岩-支护结构相互作用曲线,分析隧道软弱围岩-支护结构的稳定性;以岩土变形控制方法为原理,基于不完全拱部效应理论,提出了优化支护结构设计方案;通过现场监测分析,验证优化支护方案的可靠性。并得出了以下重要结论:（1）对杨梅山隧道软弱围岩段初期支护结构的破坏特征进行分析可知,隧道初期支护钢架产生变形、初... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

杨梅山隧道地理位置图

辽宁工程技术大学硕士学位论文8奥陶系下统（O1）：其土层下部为深灰色云母岩、泥质砂岩并大部分夹灰色结晶变质得灰岩。奥陶系中统（O2）：深灰～灰色，厚层-薄层状的泥岩，部分夹杂凝灰岩。石炭系中统本溪组(C2b)：主要由砂质泥岩、砂砾岩等组成，夹薄层煤和石灰岩，含煤建造为滨海平原型。上石炭统太原组（C3t）：主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。二叠系下统山西组(P1s)：该组连续沉积于太原组上，其中岩性主要为砂岩、砂质泥岩。二叠系上统上石盒子组(P2s)：改组主要为紫红色变质岩，局部为砂质泥岩夹破碎的石英砂岩。第四系上更新统(Q3)：主要为风积土层，主要由亚粘土组成，节理较为发育。第四系全新统(Q4)：为冲洪积层，本系不整合覆盖于各时代基岩之上。图2.2杨梅山隧道软弱破碎围岩Fig.2.2TheweakbrokensurroundingrockofYangmeishantunnel2.1.2地质构造如图2.3所示，杨梅山隧道斜井至出口DK25+500～DK26+850段共计1350m为软弱围岩段。该段位于断层带附近，埋深约在310m～550m之间，围岩多为泥岩，局部夹杂着砂岩，受断层破碎带及构造和风化的影响，岩石极其破碎，呈碎块状，局部风化明显，碎石之间粘结力极差，隧道开挖必引起表层工程坍塌，工程地质条件极差。断层将为基岩裂隙水下渗提供通道，隧道开挖必引起涌水，围岩稍差，施工宜引起坍塌。

杨梅山隧道软弱围岩段纵断面图

【参考文献】：
期刊论文
[1]软岩隧道挤压型大变形非线性流变属性及其锚固整治技术研究[J]. 孙钧,钦亚洲,李宁.  隧道建设(中英文). 2019(03)
[2]喀斯特地貌条件下山区高速公路隧道施工方案优化[J]. 黎卓勤,余意,青志刚.  公路. 2018(11)
[3]基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 金俊超,佘成学,尚朋阳.  岩土力学. 2019(06)
[4]大断面隧道加强型机械化施工管理及施工效果分析[J]. 姜银周,申百囤.  隧道建设(中英文). 2018(08)
[5]山子顶公路隧道软弱围岩施工方案优化研究[J]. 王星,师江涛,柴伦磊,韩兴博,胡强.  地下空间与工程学报. 2018(S1)
[6]考虑节理倾角的岩体损伤本构模型及强度准则[J]. 汪杰,宋卫东,付建新.  岩石力学与工程学报. 2018(10)
[7]小净距隧道围岩稳定性控制技术研究[J]. 张励.  公路. 2018(06)
[8]挤压性破碎软岩隧道大变形特征及机制研究[J]. 李磊,谭忠盛.  岩石力学与工程学报. 2018(S1)
[9]浅埋软岩大跨度隧道开挖工法研究[J]. 朱苦竹,张书强,庄瑞鸿.  沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2018(01)
[10]软岩隧道大变形控制技术研究[J]. 于天赐.  土木工程学报. 2017(S2)

博士论文
[1]隧道施工含水构造激发极化定量超前地质预报理论及其应用[D]. 聂利超.山东大学 2014

硕士论文
[1]被动柔性棚洞中钢拱架的极限承载力计算理论[D]. 王雯燕.西南交通大学 2018



本文编号：3230685