军马场隧道富水段围岩稳定性分析及处置措施研究

发布时间：2020-06-22 23:40

【摘要】：近年来,随着国家经济战略向西南地区转移,工业与民用建筑、公路、铁路等基础设施建设同样转向西南地区,由于我国西南部地区以山岭地貌居多,所以隧道工程在所难免。云南省上鹤高速公路军马场隧道在施工的过程中掌子面出现大量渗水、涌水等现象,由于隧道围岩节理裂隙发育、岩体破碎、地下水丰富,给隧道施工带来很多困难。因此,本文以军马场隧道工程为背景依托,针对在隧道建设过程中出现的富水地段采用超前地质探测、岩石力学实验、数值模拟分析、现场监控量测等方法,对军马场隧道富水段围岩稳定性和处置对策展开研究。本文的主要研究内容有:(1)分析地下水对岩体的弱化机理,对隧道围岩稳定性分析方法及注浆加固技术研究现状进行了归纳总结,从隧道施工现场取回相关岩样,通过对比干燥状态与饱水状态下岩样的单轴抗压强度及弹性模量参数等相关实验数据,结果表明地下水对隧道围岩具有一定的弱化作用。(2)在军马场隧道设计勘察原有资料的基础上,利用高密度电法地质探测、地质雷达超前预报技术和现场踏勘等方法,对隧道富水段围岩地质情况进行长短距离结合精准超前探测,确定了隧道围岩的地质条件和不良地质体分布,为下一步的数值模拟分析提供相应的理论依据。(3)针对军马场隧道富水段的现场实际情况,利用MIDAS/GTS NX建立起三维数值分析模型,通过对比分析不同隧道围岩级别下掘进施工时围岩位移、应力等分布特征,揭示地下水对隧道围岩的弱化作用,同时对不同注浆圈厚度及三台阶七步开挖工法的台阶高度和长度、中下台阶左右开挖错距等施工参数进行对比分析,并经现场验证,得出优化后的施工参数,优化后的施工参数可为隧道富水段的安全开挖和岩体变形控制提供依据。(4)通过军马场隧道富水段现场监控量测信息数据的回归分析,结合数值模拟分析结果,对隧道富水段围岩支护及变形控制措施进行研究,提出合理的加固处置方案。在现场的观察和实测结果均表明围岩变形控制效果较好,因此可以为隧道富水段围岩稳定性控制提供相关理论依据和科学指导。
【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
【图文】：

隧道掌子面,围岩,情况,岩石体

由以上分析可知，岩石体强度的降低与地下水的存在有一定的联系，即水对岩体的弱作用。在水的弱化作用下岩体的物理力学性能往往恶化，在隧道工程中，地下水的存在往会使洞体围岩稳定性下降，容易引起隧道坍塌，因此必须对地下水进行有效的控制。. 2 水对岩石的弱化作用实验分析国内外专家学者一致认为，地下水的侵入会使岩石体摩擦角减小，改变了岩石体的物力学性能，因为地下水对岩石体这种弱化效应的存在致使岩石体的强度降低。通过从隧富水段现场取样岩块，在实验室对比试样在烘干和饱水两种不同状态下的单轴抗压强、对比利用无侧限岩石单轴压缩变形试验所测得的干湿试样弹性模量岩石物理力学参数以验证水对岩石的弱化作用。隧道洞体围岩是由岩石和结构面组成的，因此可以得出地水对隧道周围岩体的弱化作用，降低了洞室岩体强度的结论。军马场隧道富水段施工现掌子面围岩如下图所示：

门框,主机,单轴抗压强度,单轴压缩

2-2：表 2-2 物理力学试验实际完成情况类别实验项目状态组数件数实验方法岩石物理力学性质实验单轴抗压强度烘干 3 9单轴压缩饱和 3 9单轴压缩变形烘干 3 9饱和 3 9）单轴抗压强度从隧道富水段不同位置取出岩块制成高度 100mm，长×宽=50mm×50mm 的试样。抗压值用压坏标准试样的峰值载荷求得，分烘干和饱水两种含水量状态进行试验。通过-2000 岩石试验机进行单轴抗压试验并测出试件弹性参数。

【参考文献】