河惠莞高速佳龙嶂隧道浅埋偏压段围岩稳定性及支护研究

发布时间：2020-03-20 13:27

【摘要】：随着我国的快速发展,基础设施建设力度加大,偏压隧道日益增多。此外,由于选线设计,傍山穿越作为一种常见的情况,在此浅埋段更易产生隧道所承受荷载的不对称,严重影响了隧道的安全和正常运营。偏压现象对隧道建设的影响是多方面的,通常体现在隧道衬砌结构的受力、洞口边仰坡的稳定性以及隧道施工等。因此,对浅埋偏压条件下隧道的围岩稳定性与支护进行研究具有重要的实用价值和巨大的社会经济意义。基于此,本文选取广东省河惠莞高速公路佳龙嶂隧道为研究案例,在详实的野外调查基础上,采用物理模拟试验方法,模拟其在开挖扰动条件下围岩的稳定性与支护结构,同时也为此类隧道的建设提供一些参考和理论支撑。主要取得以下研究成果:(1)查明了遂址区的工程地质条件及坡体结构特征。隧址区地层为全风化花岗岩及粉质黏性土,斜坡出口端山坡坡度较缓,一般20o~30o,中部较陡,一般30o~40o。斜坡底部发育一条坡脚沟谷,中部有一顺坡向的冲沟。(2)根据野外调查成果,建立佳龙嶂隧道YK126+180断面的地质概念模型及物理模型。概念模型重点考虑斜坡的岩土体等特征,在概念模型的基础上,对该坡体进行适当简化,建立相似比为1:50的物理模型,采用正交方法进行相似材料配比试验,优选围岩及衬砌的相似材料配比。(3)试验模拟出了佳龙嶂隧道在开挖条件下的土压力变化过程,综合试验结果,将模型土压力与实测值进行对比分析:模型试验中,左洞不同部位土压力的变化受左洞施工扰动影响最大,左洞的围岩压力最大部位在左洞左拱腰,达到5.5Kpa;右洞不同部位土压力的变化主要受右洞扰动影响明显,其次,也受左洞扰动影响,右洞围岩压力最大部位在右洞拱顶,达到5.8Kpa;左洞上台阶开挖使得左、右洞所有部位的围岩压力都表现出急剧增大的趋势,左、右洞不同部位受开挖影响程度有些差异:左洞右拱腰、拱顶的变化量为最大4.0Kpa,右洞拱顶的变化量为最大2.5Kpa,左洞上台阶的开挖对左洞靠山一侧、右洞拱顶的影响最大;右洞导洞上台阶开挖使得左洞所有部位的围岩压力都趋于小幅度的下降,此后,靠山一侧的左洞拱顶、右拱腰一直处于稳定状态,左洞其他部位处于不同速率的下降状态,右洞所有部位都有不同程度的增大;围岩压力实测数据中,右洞拱顶大于左拱腰大于右拱腰,实测曲线规律对应于模型中右洞在开挖左洞上台阶到开挖右洞导洞上台阶这一过程的曲线,开挖左洞上台阶时受到扰动压力曲线陡然增大,此后在开挖左洞下台阶和上左洞二衬时,压力曲线趋于稳定状态。(4)综合模型试验衬砌应变结果以及实测应变,通过对比发现:模型试验中,左、右洞不同部位应变(位移)的变化在右洞导洞下台阶开挖扰动影响下取得最大值,其值有所区别。任意开挖步骤使得左、右洞所有部位的位移出现一样的波动趋势,开挖步骤对于左、右洞所有部位的位移规律没有影响。左、右洞所有部位的峰值区间出现在右洞导洞上台阶开挖到右洞主洞上台阶开挖这个时间范围内,右洞的开挖对于整个隧道衬砌的变形具有关键控制性作用。实测数据与模型中右洞的位移规律对比发现,对应于右洞在开挖右洞导洞上台阶到开挖右洞主洞上台阶这一过程的曲线规律,只是模型中三处部位的位移大小为左拱腰等于右拱腰大于拱顶,与实测规律有差异。(5)对研究隧道开挖后的裸洞、原有支护措施进行了数值计算,得到了裸洞、原有支护体系下的模型围岩应力云图、最大剪应变云图、总位移云图、锚杆轴力分布图、混凝土弯矩图、混凝土剪力图。经两种情况分析后,进行支护措施的数值优化,在考虑围岩性质(V)、施工等因素下的减小锚杆环向间距和增大杆体长度是较为理想的支护方案。
【图文】：

技术路线图

地理位置,隧道,隧址

第 2 章隧址区地质环境条件2.1 自然地理2.1.1 区域交通位置拟建河惠莞高速佳龙嶂隧道位于广东省河源市东源县康禾镇，进口位于佳村，出口位于彰教林场，设计为上、下行分离的四车道高速公路隧道，左右距进口约为 22m，出口约为 21.2m，洞身段最大间距 35m。隧址区地处深山地区，群山连绵，沟谷纵横，隧道进出口有县级公路相通，，交通较为方便，地理位置如图 2-1。有乡道走向与隧道轴向近于平行，较为便利。区域范围总体呈南北向的龙河高速、梅河高速、长深高速、济广高速、粤赣高速穿过建南北向的河惠莞高速与东西向的汕湛高速相连接，北接江西定南高速，如-2。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U452.12

【参考文献】