基于新意法的高地应力软岩隧道施工技术研究

发布时间：2025-03-19 05:28

　　随着我国铁路建设实力的不断增强,铁路修建标准亦不断提高,出现了越来越多施工风险大、成本高、建设周期长的长大深埋隧道,新奥法已逐渐被证实不适用于高地应力复杂地质条件下的软岩隧道的施工,因此需要一个更先进的系统化隧道设计施工方法。基于新意法理论,结合数值模拟与监测具体进行了以下几方面工作:(1)探讨高地应力软岩隧道发生大变形的成因与破坏机理;对比分析软岩隧道围岩分级法和基于新意法的隧道围岩分级;通过理论分析结合数值模拟的手段,研究不同超前支护措施对掌子面稳定性的影响,并将掌子面稳定性进行等级划分。(2)根据木寨岭隧道地质情况,分析其大变形原因,并对其进行围岩分级。利用有限元软件Midas/GTS按隧道高地应力大变形实际状况建立三维数值模型,在不考虑渗流的情况下,分别对三台阶法、预留核心土环形扩挖法、超前导洞扩挖法和新意法开挖这四种施工工法进行数值模拟计算,得到了四种工法下拱顶沉降、边墙水平位移、围岩和初支应力变化规律,由数值模拟结果得出新意法是控制大变形的首选施工工法。(3)探讨了高地应力软岩隧道大变形的控制技术,着重对预留变形量与玻璃纤维锚杆的作用效果进行研究。对预留变形量的影响因素进行分...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1采用玻璃纤维锚杆对掌子面-超前核心土进行预加固

隧道设计施工方法主要基于以下三点：①即使是在极高应力-应变条件下也采用全断面开挖法；②同时有必要对开挖引起的围岩蠕变和松弛进行限制，对掌子面前方核心土进行预约束，如图1.1所示；③在隧道掌子面后方附加以较小间隔浇筑混凝土仰拱，并根据地层围岩的地质力学特点及应力状态，结合掌子面-超....

图1.2大梁隧道支护结构示意图

断层破碎带，地质条件极为复杂。根据变形监测数据分析，隧道开挖后围岩位移与支护压力随时间的增加而变大，按原先参数设计的支护结构已经不能抵抗隧道的变形，支护结构示意图如图1.2所示。根据新奥法施工力学原理，初期支护允许隧道有适当的变形，继而使储存在围岩中的应变势能得到部分释放，但由于....

图2.1木寨岭隧道纵向地质剖面图

水分子与膨胀性矿物之间的接触机会大大增加，因而岩石强度降低是必然的结果。另外，部分岩样发生软化现象。图2.1木寨岭隧道纵向地质剖面图兰渝铁路木寨岭隧道岭脊段与一般段相比埋深大，地质条件复杂，尤其是岭脊核心段F14断层带。该断层北起DK179+900，南至DK182+500，上、....

图2.2掌子面揭示的围岩岩性

部分地段泥化严重。在高地应力条件下，软岩和破碎岩体强度不足以承受重分布后的围岩应力，岩体将发生塑性变形和剪切滑移破坏，不仅有弹塑性应变产生还会出现应力扩容膨胀现象，根据现场观测，如图2.2所示，初期支护已出现裂缝，有小块围岩脱落。（3）地下水因素兰渝铁路木寨岭隧道地下水位相对较低....

本文编号：4036737