第三系砂泥岩隧道涌水涌泥段施工方案研究

发布时间：2017-03-23 06:00

  本文关键词：第三系砂泥岩隧道涌水涌泥段施工方案研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：第三系砂泥岩是一种特殊岩层,其围岩工程特性参数不明确,与水即化,在隧道施工中容易坍塌,严重影响着工程质量与施工进度。本文是依托牡绥线扩能改造工程双丰隧道为工程背景,运用有限元数值模拟方法对第三系砂泥岩地层涌水涌泥段隧道开挖施工方法进行选取,进一步通过数值模拟分析选取最优支护参数。论文的主要研究工作与成果如下:(1)对隧道发生涌水涌泥地质灾害地段,分别从地形、地层围岩、地下水、大气降水和施工开挖等方面入手研究调查隧道发生涌水涌泥的主要原因,并且结合国内外防排水技术手段,针对隧道发生涌水涌泥地质灾害作出处理。(2)应用现场应力监控量测手段对隧道涌水涌泥段施工进行监控量测,分别在拱顶、左右拱腰、左右边墙和左右拱脚等七个测点进行埋设压力盒、安装钢架应变计、混凝土应变计和钢筋应变计等仪器进行监测,及时分析监测数据,研究围岩受力变形与支护参数之间的关系。(3)对CD法施工方法和三台阶中侧壁法进行数值模拟分析,选取隧道施工最优开挖方案,数值模拟研究得出三台阶中侧壁法具有控制隧道竖向变形、减少围岩扰动、初期支护性能稳定、适合中大型机械施工、施工安全性较高等优点,所以选取三台阶中侧壁法作为隧道的开挖施工方案。(4)对初期支护方案中锁脚锚杆直径大小、钢拱架型号和初喷混凝土厚度等支护参数进行数值模拟分析,分别对比了每种工况下隧道的变形位移大小、扰动围岩范围、以及初期支护混凝土应力等因素,得出采用锁脚锚杆直径d=89mm、钢拱架I22a、初喷混凝土厚度h=30cm等支护参数时更有利于控制隧道变形。(5)采用数值模拟方法对隧道涌水涌泥段进行泄水降压技术研究,分别对地表降水井和平导泄水孔进行数值模拟分析,研究得出地表降水井排水量为900m3/d大于平导泄水孔排水量600m3/d,并且地表降水井的孔隙水压为0.9MPa小于平导泄水孔的孔隙水压1.15MPa,因此选取地表降水井作为隧道泄水降压的技术方案。
【关键词】：第三系砂泥岩 隧道 数值模拟 施工方案
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.49
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 选题背景和意义11
• 1.3 国内外研究现状11-16
• 1.3.1 隧道涌水涌泥机理研究现状11-14
• 1.3.2 隧道涌水涌泥防治方法研究现状14-16
• 1.4 本文主要研究内容及其研究路线16-18
• 1.4.1 本文研究的内容16-17
• 1.4.2 论文研究的技术路线17-18
• 2 双丰隧道工程概况和涌水涌泥因素分析18-26
• 2.1 工程概况18-20
• 2.1.1 隧道设计概况18-19
• 2.1.2 隧道涌水涌泥概况19-20
• 2.2 围岩地质特征20-21
• 2.3 涌水涌泥失稳特征21-23
• 2.4 涌水涌泥因素调查分析23-25
• 2.4.1 涌水涌泥因素分析23-25
• 2.4.2 综合分析结论25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 双丰隧道涌水涌泥段监控量测分析26-45
• 3.1 监控量测目的和意义26
• 3.2 监控量测断面26-28
• 3.3 监控量测原理28-29
• 3.4 监控量测结果分析29-43
• 3.4.1 围岩压力监测分析29-32
• 3.4.2 钢拱架应力监测分析32-35
• 3.4.3 接触压力监测35-37
• 3.4.4 钢筋轴力监测分析37-41
• 3.4.5 混凝土应力监测分析41-43
• 3.5 本章小结43-45
• 4 双丰隧道涌水涌泥段施工方案比选45-60
• 4.1 施工方案比选45-49
• 4.1.1 CD法46-49
• 4.1.2 三台阶中侧壁临时仰拱法49
• 4.2 有限元原理简介49-52
• 4.3 数值模型建立52-55
• 4.3.1 计算模型与参数52-54
• 4.3.2 边界条件54-55
• 4.3.3 支护参数的数值实现55
• 4.4 模拟结果分析55-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 双丰隧道施工技术方案优化60-85
• 5.1 隧道涌水涌泥处泄水降压方案研究60-70
• 5.1.1 地表降水井与平导排水孔降水研究60-62
• 5.1.2 有限元模型建立62
• 5.1.3 数值模拟结果分析62-70
• 5.2 支护参数优化70-80
• 5.2.1 锁脚锚杆直径对比71-74
• 5.2.2 钢架型号对比74-77
• 5.2.3 初喷混凝土厚度对比77-80
• 5.3 施工技术设计80-84
• 5.3.1 钢拱架纵向锁定设计80-82
• 5.3.2 钢拱架与锚管连接设计82-84
• 5.4 本章小结84-85
• 6 结论与展望85-87
• 6.1 结论85-86
• 6.2 展望86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-92
• 攻读学位期间的研究成果92

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