滴水岩软岩隧道施工力学特性研究

发布时间：2020-06-27 11:09

【摘要】：随着我国越来越多的公路隧道开工建设,隧道的建设标准也越来越高。同时,在隧道施工中不可避免地会遇到许多隧道的建设问题。软岩隧道由于围岩稳定性差、围岩大变形等特征,在施工过程中易发生塌方等事故造成人员伤亡。本文归纳整理了软岩的变形特征与强度特征、影响软岩隧道围岩稳定性的因素以及软岩隧道施工中易发生的灾害,总结了防止灾害发生的技术措施。结合滴水岩隧道软弱围岩段的工程实例,借助有限元软件Midas-GTS建立三维模型,模拟分析三种不同施工方法对围岩稳定及初期支护的影响,依据一定的评定标准,比选出合理的施工方法,并对其进行台阶长度和开挖进尺两个方面的施工优化。主要研究成果如下:(1)根据数值模拟的结果可知,上下台阶法、三台阶法和CD法开挖下隧道围岩变形、围岩强度以及初支安全性均满足规范要求,三种施工方法都可以采用。考虑到施工效益、施工进度等因素,建议滴水岩隧道软弱围岩段采用上下台阶法进行施工。(2)采用比选得到的上下台阶法施工,通过比较不同台阶长度开挖下目标断面围岩位移场、围岩应力场和初支安全性可知,台阶长度越长,围岩变形越大,围岩稳定性越差,初支安全系数越低。依据规范,台阶长度3m、5m均能满足施工要求,台阶长度10m不能满足要求。考虑到施工进度等因素,建议滴水岩隧道软弱围岩段开挖台阶长度采用5m。(3)采用台阶长度5m的上下台阶法施工,比较不同开挖进尺目标断面围岩目标断面围岩位移场、围岩应力场和初支安全性的差异。研究发现,开挖进尺越大,围岩变形越大,围岩稳定性越差,初支安全系数越低。依据一定的判断标准,开挖进尺0.6m、1m和1.2m均能满足规范要求。考虑到施工工期等因素,建议滴水岩隧道软弱围岩段开挖进尺选用1.2m。(4)通过对滴水岩隧道软弱围岩段K33+640断面的监控量测进行整理分析,研究了隧道拱顶及上台阶测线的位移-时间变形曲线的规律。通过对实测数据进行回归分析得到监测断面处围岩的最终变形量。最后通过对比现场实测数据与数值模拟数据,验证了数值计算的可靠性。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.4
【图文】：

图 2.1 超前地质预报工作流程影响隧道的掘进速度，而且还会对隧道的工程软弱围岩隧道，若爆破对围岩扰动过大易发生是十分必要的。的爆破流程是对工作面拱部进行光面爆破，两侧破，掏槽进行抛掷爆破。另外，应在爆破开挖过度调整装药量与进尺，从而加快掘进速度，保确定不仅应考虑隧道围岩的稳定性，各施工工断面大小和形状、工程地质、施工成本、工期工通常采用以下几种施工方法：

图 2.2 上下台阶法开挖示意图上下台阶法使将开挖断面分为上半断面和下半断面进行开挖，开挖步骤如图 2施工工序：○1 开挖上半断面；○2 施作上半断面的初期支护；○3 开挖下半断面；半断面的初期支护；○5 在初支闭合成环断面处施作二次衬砌。根据台阶长度可阶法分为长台阶法、短台阶法和微台阶法。长台阶法是指台阶长度 50m 或大于 5 倍洞跨。适用条件：隧道围岩条件较好，断面不需要底拱封闭；主要适用于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ优缺点：相对于全断面来说，一次开挖断面尺寸小，有利于减少围岩变形；上均有较大的工作空间，可平行作业以加快施工速度；由于台阶长度较长，会减少作业的干扰以保证施工安全。短台阶法是指台阶长度小于 5 倍洞跨（10～15m）。适用条件：Ⅰ～Ⅴ级围岩。优缺点：采用短台阶法施工可加快全断面支护结构封闭成环，进而控制围岩变，因为台阶长度较短，上、下部平行作业相互干扰较大，不仅影响施工进度，

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本文编号：2731748