兰新二线大梁隧道高地应力软岩大变形控制技术研究

发布时间：2018-06-16 23:25

  本文选题：隧道工程 + 高地应力　； 参考：《西南交通大学》2016年硕士论文

【摘要】：高地应力隧道软岩大变形一直是困扰隧道工程界的一个重大难题,在高速铁路、公路不断发展,长大深埋隧道越来越多的今天,这个问题也显得愈加突出。本文以兰新第二双线铁路大梁隧道为依托工程,通过理论分析、数值计算以及现场试验等手段,针对其施工期间出现的高地应力软岩大变形问题,对大变形隧道合理施工工法及有效的控制措施进行研究。论文具体进行了以下几方面工作：1、探讨了软岩大变形的发生机理和类型,着重分析了高地应力软岩隧道挤压性大变形的发生机制、破坏模式及变形特征。结合大梁隧道工程实际,对其高地应力挤压程度进行辨识并进行大变形等级划分,分析其施工中产生大变形的主要原因；2、根据大梁隧道斜井段高地应力软岩大变形的地质状况,建立三维数值模型,运用有限差分计算软件FLAC3D分别对三台阶法、三台阶临时仰拱法、三台阶七步法、CRD法等四种不同施工工法进行了数值模拟,得出了四种工法下隧道拱顶下沉和边墙水平位移发展规律,由数值模拟结果并考虑施工便捷性选取三台阶临时仰拱法作为大梁隧道大变形段首选施工工法；3、提出高地应力软岩隧道大变形控制对策及原则,并重点讨论了了锚杆和超前注浆小导管这两种支护手段在高地应力软岩隧道中的作用。通过FLAC3D对锚杆和超前注浆小导管在大梁隧道中的作用效果进行了数值模拟,得到了采用不同锚杆和超前小导管布设参数对隧道变形的影响。计算结果表明,大梁隧道采用6m-9m长度锚杆比较合理,超前小导管采用拱部140。,长度6m左右可以充分发挥其效果。探讨了新型让压锚杆在大梁隧道中的应用效果；4、通过在大梁隧道大变形段开展现场试验,得到了隧道在采用不同支护参数下的支护变形规律、围岩压力、钢拱架应力变化规律及围岩松动圈深度。现场各项监测结果验证了大梁隧道所采取的控制措施具有显著效果,可以将隧道变形减小30%左右。
[Abstract]:High ground stress tunnel soft rock deformation has been a major problem in tunnel engineering field. With the development of high speed railway and highway and more tunnels, this problem is becoming more and more prominent. In this paper, based on the project of Lanxin No. 2 double-track railway girder tunnel, by means of theoretical analysis, numerical calculation and field test, this paper aims at the problem of large deformation of soft rock with high ground stress during construction. The reasonable construction method and effective control measures of large deformation tunnel are studied. In this paper, the mechanism and types of large deformation of soft rock are discussed, and the mechanism, failure mode and deformation characteristics of extrusion large deformation of soft rock tunnel with high in-situ stress are analyzed. Combined with the actual situation of the large beam tunnel project, the high ground stress extrusion degree is identified and the large deformation grade is classified, and the main causes of the large deformation in the construction are analyzed. 2. According to the geological condition of high ground stress soft rock and large deformation in inclined well section of Daliang Tunnel, a three dimensional numerical model is established, and three step temporary inversion method and three step temporary inverted arch method are used to calculate three steps by using finite difference calculation software FLAC3D, respectively. Four different construction methods, such as three steps and seven steps method and CRD method, are numerically simulated, and the rules of tunnel vault sinking and horizontal displacement of side wall are obtained under the four construction methods. Based on the results of numerical simulation and considering the convenience of construction, three step temporary inverted arch method is selected as the preferred construction method for large deformation section of beam tunnel, and the control countermeasures and principles for large deformation of soft rock tunnel with high ground stress are put forward. The role of anchor rod and lead grouting pipe in soft rock tunnel with high ground stress is discussed. Through FLAC3D, the effect of anchor rod and lead grouting small pipe in beam tunnel is simulated, and the influence of different anchor rod and lead small pipe layout parameters on tunnel deformation is obtained. The calculation results show that it is reasonable to adopt the 6m-9m length anchor rod in the girder tunnel, and the effect can be brought into full play by adopting the arch part 140.and the length about 6m in the leading small pipe. This paper discusses the application effect of new type pressure bearing bolt in large beam tunnel. Through field test in large deformation section of beam tunnel, the supporting deformation law and surrounding rock pressure of tunnel under different supporting parameters are obtained. Stress variation law of steel arch frame and depth of surrounding rock loose circle. The field monitoring results show that the control measures taken by the girder tunnel have remarkable effect, and the deformation of the tunnel can be reduced by about 30%.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4

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本文编号：2028489