深长富水软弱破碎隧道信息化施工及工程应用

发布时间：2017-03-28 17:08

  本文关键词：深长富水软弱破碎隧道信息化施工及工程应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：隧道是未来跨山区发展的一个重要趋势,尤其是西部大开发以来,跨山岭隧道的需求与日俱增。隧道工程地质情况复杂,勘察设计阶段探测出详细的地质情况难度较大,但利用地质调查、超前地质预报、数值模拟分析、监控量测等手段能够规避施工风险。新奥法的出现使得隧道施工技术取得重大突破,由此隧道施工进入到动态化过程,而以监控量测为主的新奥法发展到监控量测与超前地质预报并重的施工方法是隧道信息化施工的重要保障。本文以西南地区某铁路隧道为研究对象,通过理论分析,开展超前地质预报、数值模拟、现场监控量测对深长富水软弱破碎隧道信息化施工进行了深入研究,主要内容如下:(1)针对西南地区某铁路隧道深长富水软弱破碎段,绘制了综合超前地质预报流程,构建了综合超前地质预报技术体系,开展了综合超前地质预报研究。通过TSP203plus、地质雷达、红外探水以及超前钻探的综合预报,得到了隧道信息化施工的动态分级。(2)采用大型数值计算软件ANSYS12.0建立了三维隧道数值模型,嵌入到FLAC3D软件,进行渗流模式下的隧道开挖计算。研究表明,数值计算能够得到隧道在二台阶法和三台阶法开挖时的围岩力学演化特征、位移变化规律以及塑性区的分布形态,可以指导隧道开挖进行工况优选。(3)采用全站仪对隧道围岩进行监控量测,并选择几种函数对监控量测数据进行回归分析。研究表明,回归分析结果可以用来预测西南地区某铁路深长富水软弱破碎隧道段的围岩变形情况。通过对深长富水软弱破碎隧道信息化施工进行研究,给施工方案优选提供了技术支撑,保障了隧道的施工安全。研究结果对类似的隧道施工有一定的参考价值。
【关键词】：隧道 信息化施工 综合超前地质预报 数值模拟 监控量测
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.49
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 选题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 隧道施工技术发展现状9
• 1.2.2 隧道超前地质预报研究现状9-11
• 1.2.3 隧道围岩变形特征研究现状11-12
• 1.2.4 隧道监控量测技术发展现状12-13
• 1.3 论文研究内容、方法及技术路线13-14
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 研究方法13
• 1.3.3 技术路线13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 深长富水软弱破碎隧道信息化施工方案探讨15-26
• 2.1 隧道工程概况15
• 2.2 地貌地质概况15-20
• 2.2.1 地形地貌特征15
• 2.2.2 地层与岩性特征15-17
• 2.2.3 地质构造特征17-18
• 2.2.4 水文地质特征18-20
• 2.3 隧道围岩分级20-21
• 2.4 隧道风险评估21-24
• 2.4.1 风险因素分析21-22
• 2.4.2 初始风险评价22-24
• 2.5 隧道信息化施工实施方案24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 深长富水软弱破碎隧道不良地质综合超前预报26-51
• 3.1 综合超前地质预报技术体系的建立26-30
• 3.1.1 综合超前地质预报的原则26-27
• 3.1.2 综合超前地质预报技术体系的构建27-30
• 3.2 常见超前地质预报方法及理论基础30-37
• 3.2.1 地球物理探测法30-37
• 3.2.2 超前钻探法37
• 3.3 综合超前地质预报在工程中的应用37-50
• 3.3.1 TSP在西南地区某铁路隧道中的应用38-43
• 3.3.2 地质雷达在西南地区某铁路隧道中的应用43-45
• 3.3.3 红外探水在西南地区某铁路隧道中的应用45-48
• 3.3.4 西南地区某铁路隧道超前钻孔预报48-49
• 3.3.5 不良地质预报综合分析49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 深长富水软弱破碎隧道施工过程数值模拟分析51-67
• 4.1 岩体渗流理论51-54
• 4.1.1 岩体渗流理论研究概述51-52
• 4.1.2 流固耦合计算原理52-54
• 4.2 FLAC3D有限差分软件简介54-56
• 4.2.1 FLAC3D软件概况54
• 4.2.2 FLAC3D计算原理54-56
• 4.3 模型建立和参数选取56-59
• 4.3.1 隧道计算模型的建立56-57
• 4.3.2 隧道计算参数的选取57-59
• 4.4 数值计算结果及对比分析59-66
• 4.4.1 隧道围岩应力演化特征59-62
• 4.4.2 隧道围岩位移变化规律62-64
• 4.4.3 隧道围岩孔隙水压力特征64-65
• 4.4.4 隧道围岩塑性区分布特征65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 深长富水软弱破碎隧道围岩变形监控量测67-78
• 5.1 监控量测的目的及内容67-68
• 5.1.1 监控量测的目的67
• 5.1.2 监控量测的内容67-68
• 5.2 监控量测方法68-70
• 5.2.1 洞内外观察68-69
• 5.2.2 拱顶下沉和净空变化量测69-70
• 5.3 监控量测常用回归函数分析70-71
• 5.4 监控量测在工程中的应用及回归分析71-76
• 5.4.1 拱顶下沉分析71-73
• 5.4.2 净空变化分析73-76
• 5.5 监控量测值与数值模拟对比分析76-77
• 5.6 隧道信息化施工效果评价77
• 5.7 本章小结77-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 论文主要结论78-79
• 6.2 进一步研究工作79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-85
• 附录85-86

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