新楚大高速九顶山长大隧道围岩稳定性研究

发布时间：2020-03-21 18:14

【摘要】：随着国家“十三五”规划战略的实施以及“一带一路”建设的有力推动,西部山区高速公路得到了飞速发展。其中深埋长大隧道的围岩稳定性问题不仅影响隧道的适宜性与隧道建设的成本,而且与公路建设的安全性和工期有密切关系。围岩稳定性问题正在成为深埋长大隧道及山岭高速建设需要重点关注研究的核心。故论文通过九顶山隧道的工程地质勘察,获取了详细的地质勘察资料及数据。在系统、详实的野外调查基础上,深入分析了围岩稳定性的影响因素,从定性、半定量、定量角度进行分析。采用现场试验、围岩BQ分类、有限元数值模拟等方法对隧道围岩稳定性进行了评价,取得主要研究成果如下:详细分析了九顶山隧道分布区的工程地质条件。九顶山隧道地处近NW向的红河-洱海深大断裂与近SN向程海-宾川断裂复合部位,地质构造极为复杂,岩体破碎,地下水活动通道发育,岩溶水和花岗斑岩裂隙水易富集。其中花岗斑岩大多出露于隧道进口,伴有蚀变灰岩,岩体极破碎,隧道自稳能力差;砂页岩大多出露于隧道出口,受到向阳背斜影响,且有辉绿、辉长岩的不规则侵入,岩体也极为破碎。利用岩体修正质量指标值BQ及修正的[BQ]分类表明:隧道V级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅲ级围岩占隧道总长的百分比依次为39.5%、48.9%、11.6%。综合各影响因素对围岩稳定性的研究,隧道Ⅲ类围岩主要为白云质灰岩夹白云岩,质硬性质好,受地质构造影响小,局部存在高应力,围岩稳定性好。地质构造和花岗斑岩、辉绿岩、辉长岩等岩体的侵入作用对Ⅴ类围岩及部分Ⅳ类围岩影响较大,围岩节理裂隙发育密集,岩体破碎局部为砂土状,呈碎屑、碎石结构,导致围岩稳定性差,易发生坍塌,应及时加强支护。同时,对隧道孔SZK60-3进行了原地应力测量,分析测试数据:隧道地壳浅部水平应力不占主导地位、以垂向自重应力为主,地应力类型为?_V型,隧道轴线方向为287o,最大主应力方向为349o,二者夹角为62°,对隧道围岩稳定有利。采用MIDAS/GTS岩土分析软件模拟得出了隧道洞顶沉降、底板隆起、洞壁水平收敛的变形规律。经过锚杆支护和喷射混凝土,数值模拟的位移场、应力场变形控制在安全范围内,围岩稳定性得到改善,能够满足施工安全要求。
【图文】：

技术路线图,岩土体,半定,定量方法

场和室内试验、有历史岩土体试验及参数、规范和手册推荐值等，综合确定了符合隧道围岩历史稳定状态的岩土体参数。在此基础上，利用定性、半定性、定量方法研究隧道的围岩稳定性，具体技术路线见图1-1。

九顶山,位置图

图 2-1 九顶山隧道交通位置图2.2.2 气象水文隧道区属亚热带偏北高原季风气候，常年平均气温 14.8℃，1 月均气温 8.1℃，7 月均气温 19.7℃；年均降雨量 930.95 毫米，年日照时数 2030.2～2623.9 小时，年均无霜期 228 天，同时还以风大著称，受到低纬度、高海拔地理条件的综合影响，年温差不大，四季不分明。地形地貌的复杂及海拔高差的悬殊导致了气候的垂直差异。气温与海拔高度呈反相关，雨量则与海拔高度呈正相关关系2.3 工程地质条件2.3.1 地形地貌九顶山隧道隧址区海拔高程介于 2180～3085mm 之间，相对高差 905m，总体上属于构造溶蚀、剥蚀相间中山区。地貌复杂多变，地形起伏大，，山体较陡峻，河流中等切割，河谷宽窄不一，少有河滩和阶地。隧道穿越区谷歌图见图 2-2。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U452.12

【参考文献】