软岩大变形隧道结构优化设计与控制技术研究

发布时间：2023-02-01 14:31

　　本文依托石渠至马尼干戈公路上海子山隧道,采用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,针对海子山隧道软弱地质段施工期间出现的大变形问题进行讨论,对大变形隧道断面的施工工法、支护参数及施工控制措施进行研究。主要的研究成果如下:（1）探讨软岩大变形隧道的变形机理和类型,并结合实际工程,分析其施工过程出现大变形的主要原因,同时分析了软岩大变形隧道控制技术理论和方法。（2）根据依托工程的地质状况,建立三维数值模型,运用有限元软件分别对二台阶法、预留核心土法、CRD法等三种施工工法进行了数值模拟,得到三种工法下隧道拱顶竖向位移和边墙水平位移发展规律,由数值模拟结果以及考虑施工进度等得出预留核心土法为本隧道软弱地质段的最优施工工法。（3）结合软岩隧道支护结构特点和作用机理,运用有限元软件,研究分析不同喷混强度和厚度、不同锚杆横向间距和长度对隧道围岩的稳定性影响,得出本隧道最优支护参数及合理的二衬厚度。（4）结合本隧道所采用的控制围岩稳定措施,研究分析控制掌子面先行位移技术和后方位移技术的优缺点。（5）结合现场监测数据,对比分析数值模拟,验证数值模拟分析的可靠性,为今后类似工程提供设计和施工的理论依据。 

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 软岩变形机理研究现状
        1.2.2 隧道支护理论研究现状
        1.2.3 软岩隧道变形控制技术研究现状
    1.3 研究内容及方法
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究方法
第二章 软岩隧道大变形机理及支护结构的特性分析
    2.1 软岩大变形定义
    2.2 软岩隧道大变形的类型与机制研究
        2.2.1 岩体岩性控制型
        2.2.2 岩体结构破碎控制型
        2.2.3 岩体人工扰动控制型
    2.3 软岩隧道支护结构特点及作用机理
        2.3.1 软岩隧道支护结构特点
        2.3.2 软岩隧道支护结构作用机理
    2.4 软弱围岩与支护结构共同作用原理
    2.5 软岩大变形隧道变形控制理论
    2.6 本章小结
第三章 软岩隧道大变形段施工工法与支护结构优化设计研究
    3.1 概述
    3.2 工程概况
        3.2.1 工程简述
        3.2.2 气象及水文地质资料
        3.2.3 地层岩性
        3.2.4 海子山隧道发生大变形的影响因素
    3.3 软岩隧道施工工法研究
        3.3.1 常用软岩隧道施工工法及其优缺点
        3.3.2 模拟工况及建模情况
        3.3.3 数值模拟结果与分析
    3.4 软岩隧道支护结构因素影响研究
        3.4.1 喷射混凝土强度优化设计
        3.4.2 喷射混凝土厚度优化设计
        3.4.3 锚杆横向间距优化设计
        3.4.4 锚杆长度优化设计
    3.5 基于荷载-结构法分析二次衬砌的合理厚度
        3.5.1 有限元计算模型与假定
        3.5.2 计算参数
        3.5.3 荷载计算及检算公式
        3.5.4 计算及检算
        3.5.5 结果分析
    3.6 本章小结
第四章 监控量测与控制技术研究
    4.1 控制掌子面先行位移的技术
        4.1.1 超前小导管注浆
        4.1.2 超前管棚注浆
    4.2 控制掌子面后方位移的技术
        4.2.1 钢拱架支护
        4.2.2 注浆加固
        4.2.3 脚部补强锁脚锚杆
    4.3 施工监控量测介绍
        4.3.1 监控量测的目的
        4.3.2 监控量测的项目
        4.3.3 监控量测的项目控制标准
    4.4 施工监控量测结果分析
        4.4.1 围岩位移分析
        4.4.2 初期支护内力分析
    4.5 监控结果与有限元结构对比分析
        4.5.1 围岩位移对比分析
        4.5.2 初期支护内力对比分析
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论著及取得的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]流变荷载作用下隧道裂损二次衬砌结构安全性能研究[J]. 徐国文,何川,汪耀,汪波.  土木工程学报. 2016(12)
[2]浅埋大跨隧道合理施工方法研究[J]. 凌云鹏,夏志国,陈礼明.  铁道勘察. 2015(05)
[3]页岩各向异性特征的试验研究[J]. 衡帅,杨春和,张保平,郭印同,王磊,魏元龙.  岩土力学. 2015(03)
[4]基于围岩-支护特征理论的高地应力软岩隧道初期支护选型研究[J]. 张德华,刘士海,任少强.  土木工程学报. 2015(01)
[5]高地应力条件下大型地下洞室群围岩失稳模式分类及调控对策[J]. 董家兴,徐光黎,李志鹏,宋胜武,张世殊,肖平西,张方涛,申艳军.  岩石力学与工程学报. 2014(11)
[6]浅埋大断面黄土隧道初期支护安全性分析[J]. 李志清,丁春林,王科元,吴旭平.  地下空间与工程学报. 2014(05)
[7]控制软弱围岩隧道初期支护沉降的关键技术研究[J]. 陈山泉.  四川建筑. 2014(03)
[8]兰渝铁路高地应力软岩隧道变形机理和施工控制[J]. 何春保,舒丽红.  铁道工程学报. 2014(05)
[9]隧道软岩大变形力学机制及防治措施综述[J]. 高美奔,李天斌,孟陆波,陈国庆.  施工技术. 2013(S2)
[10]浅埋偏压小净距黄土隧道初支拱架选型[J]. 宿钟鸣,刘睿.  地下空间与工程学报. 2013(03)

博士论文
[1]关角特长铁路隧道不良地质致灾机理及控制技术研究[D]. 万飞.北京交通大学 2014
[2]堡镇软岩隧道大变形机理及控制技术研究[D]. 郭富利.北京交通大学 2010

硕士论文
[1]软弱地层隧道超前预加固措施作用效果研究[D]. 孟猛.北京交通大学 2015



本文编号：3734243