团月山隧道穿越断层破碎带的施工稳定性研究及风险管理

发布时间：2023-04-17 05:05

　　断层破碎带作为隧道施工常见的工程地质条件之一,岩体破碎,围岩自稳能力差,再加上预测位置不准或支护效果不佳,极易发生底板隆起、初支破坏、二衬开裂等变形破坏,显著提高了隧道施工风险。为此,本文以鲁南高速铁路团月山隧道工程中出现的断层破碎带为背景,综合运用数值模拟、现场实测和BIM可视化技术等对团月山隧道穿越断层时(团月山断层和尼山断层)的施工技术进行深入研究。主要研究工作和成果如下:(1)对比分析各工法优缺点,结合团月山断层和尼山断层带地质情况,拟定了台阶法和三台阶法相结合的施工方法,并制定了相应的支护方案。(2)通过数值模拟的技术手段最终分别得到了团月山及尼山两大断层带施工影响规律。研究表明,经过断层带时地表沉降明显变大,最大沉降分别为3.81 mm、7.10 mm;隧道进出断层带区域塑性区变化较大,断层处塑性区较为明显,且位置主要集中在拱腰;对于支护结构应力,断层区域应力较大,压应力主要集中在拱腰,拉应力主要分布在拱脚和拱顶区域,且管棚弯矩主要受上台阶开挖影响。(3)结合团月山断层以及尼山断层带施工,对穿越断层带施工规律进行了进一步深化研究,并给出了相关的施工对策及建议。研究表明,断层...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 断层破碎带对隧道围岩稳定性研究现状
        1.2.2 断层破碎带岩体隧道大变形及其控制研究现状
        1.2.3 BIM技术在隧道工程中应用现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
2 施工方案比选研究
    2.0 工程背景
    2.1 隧道围岩地质分析
        2.1.1 地形地貌
        2.1.2 地层岩性
        2.1.3 水文地质条件
        2.1.4 隧道断层介绍
    2.2 隧道断面的判定及断层特点
        2.2.1 隧道断面尺寸的判定
        2.2.2 断层的特点
    2.3 隧道施工方法
        2.3.1 施工方法的确定
        2.3.2 支护方式
        2.3.3 超前支护方式
    2.4 本章小结
3 团月山大断面断层围岩稳定性数值分析
    3.1 模型的建立
        3.1.1 有限单元法的基本原理
        3.1.2 隧道模拟基本假定
        3.1.3 计算模型
        3.1.4 模型参数的选取
        3.1.5 隧道模拟方案
    3.2 团月山断层带数值模拟分析
        3.2.1 模型整体位移形变分析
        3.2.2 地表沉降数值分析
        3.2.3 围岩塑性区数值分析
        3.2.4 围岩变形数据分析
        3.2.5 支护结构分析
    3.3 尼山断层带数值模拟分析
        3.3.1 模型整体位移形变分析
        3.3.2 地表沉降数值分析
        3.3.3 围岩塑性区数值分析
        3.3.4 围岩变形数据分析
        3.3.5 支护结构分析
    3.4 基于数值模拟分析的施工建议
    3.5 本章小结
4 隧道断层带围岩变形现场监测与分析
    4.1 监测的目的和意义
    4.2 现场监测方案
        4.2.1 监控量测采用设备
        4.2.2 监测断面及监测点布置原则
        4.2.3 数据处理方法
    4.3 现场监测结果与分析
        4.3.1 团月山断层变形监测分析
        4.3.2 团月山断层钢拱架轴力检测结果分析
        4.3.3 尼山断层变形监测分析
        4.3.4 尼山断层钢拱架轴力检测结果分析
    4.4 现场监测结果与数值模拟结果对比
    4.5 本章小结
5 断层带风险管理研究
    5.0 概述
    5.1 断层施工工法模拟
        5.1.1 隧道模型的建立
        5.1.2 隧道施工模拟
    5.2 平台总体框架
        5.2.1 管理流程
        5.2.2 平台总体构架
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表论文及专利成果



本文编号：3792632