隧道洞口浅埋偏压段施工稳定性分析及工程对策研究

发布时间：2020-06-06 03:38

【摘要】：针对在建吉尔吉斯斯坦南北越岭隧道按俄罗斯标准设计(根据普氏系数f进行围岩分类)、吉尔吉斯斯坦国监理,由中国建设方施工存在的执行标准问题,以及隧道洞口段、洞口浅埋偏压段施工稳定性问题等进行系统分析和研究,主要进行的工作及取得的主要成果如下:(1)吉尔吉斯斯坦南北越岭隧道依据俄罗斯规范以岩石的坚固性分类、由中国建设方施工、吉尔吉斯斯坦国家建设方为施工监理进行施工管理。工程建设中施工方案的确定和审批等需要沟通不同体系和标准下的转换问题,特别是俄国以岩石坚固性f为基础的围岩分级与中国以岩石基本质量指标BQ分级间的转化。根据体积节理系数等效的原则,推导出了K_V和RQD之间的关系方程。同时根据单轴抗压强度等效原则,推导出了BQ和f之间的关系方程。对得到的BQ和f之间的关系方程进行对比分析,得到BQ和f之间的关系方程。再根据工程岩体规范中建议的岩体各力学参数取值范围,建立了岩体各力学参数与f之间关系的经验公式,并将其应用于吉尔吉斯斯坦南北越岭隧道。(2)针对隧道洞口段浅埋、偏压、地质条件差,需要研究洞口段大管棚超前支护特性,确定大管棚支护参数。基于大管棚的简化梁模型,考虑掌子面前方松动岩土体的支撑作用和初支的变形及变形滞后效应,对管棚梁模型进行改进,推导了管棚的挠度和内力计算公式。并将其应用于吉尔吉斯斯坦南北越岭隧道。(3)针对隧道洞口段施工开挖参数的确定问题,以谢家杰浅埋隧道围岩压力计算模型为基础,将二维模型扩展为三维模型,在保证掌子面和拱顶稳定的前提下,推导了软岩地层中浅埋隧道开挖进尺的计算公式。利用该公式分析了吉尔吉斯斯坦南北越岭隧道采用台阶法的开挖进尺,并结合数值模拟分析得到最优开挖进尺。(4)隧道洞口浅埋偏压段洞顶覆盖层薄弱,工程地质条件差,隧道支护结构除了受到坡体的偏压力,还会受到由于隧道施工引起边坡稳定性改变的附加推力,这对于施工和结构的受力状态十分不利,可能导致变形过大、施工困难和支护结构不安全。对处于潜在滑坡体内的浅埋偏压隧道的围岩压力进行分析,在《铁路隧道设计规范》提供的偏压隧道围岩压力计算方法基础上,考虑隧道侧穿边坡的稳定性状态,提出了基于不平衡推力法的侧穿边坡浅埋偏压隧道的围岩压力的计算法。并将其应用于吉尔吉斯斯坦南北越岭隧道。
【图文】：

示意图,力学模型,示意图,钢管

面的稳定性得到相应的提高[22]。Hisatake 和 Ohno 通过护隧道全断面开挖的地表沉降比不采用预支护小四分ADINA进行数值模拟分析，揭示不同支护条件下的地表变测管棚变形和地表沉降进行验证。李健[25]等通过数值面位置、循环进尺、管棚参数及岩体物理力学指标等，目前主要采用壳理论、Winkler 弹性地基梁理论和梁是把整个钢管和注浆加固区简化成壳体，用分析壳体的力。这种分析方法有可能导致计算结果偏于不安全，，因完全注浆，不能保证理论的注浆加固区全部都充满浆液的整体性。并且壳体结构本身在数学上求解较为复杂，用较少。弹性地基梁理论把已经开挖支护的部分作为钢管的有一而未开挖段的钢管假定成 Winkler 弹性地基梁，从而按为分析。力学模型如图 1.1 所示。

示意图,梁模型,超前支护,隧道

性地基梁理论把已经开挖支护的部分作为钢管的有一定而未开挖段的钢管假定成 Winkler 弹性地基梁，从而按照为分析。力学模型如图 1.1 所示。图 1.1 Winkler 弹性地基梁的力学模型示意图日本的隧道工程建设中发展起来的并得到了广泛的应用，常用方法。该理论把等效钢管作为两端简支的静定梁或者一端固定的超静定梁，采用结构力学的方法直接计算钢管计算方法的优点简单便捷，易于一般的工程人员掌握，缺导致不能充分反映管棚的力学行为和掌子面前方松动土的式和力学模型如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.4

【参考文献】