高地应力中硬围岩环境下TBM卡机机理与对策研究 ——以西藏DXL隧道为例
发布时间：2020-12-08 05:28
近年来,随着我国基础设施的不断完善,越来越多的隧道工程往大埋深、大断面方向发展。在隧道施工过程中,容易遇到高地应力环境,在这类环境中开挖隧道,容易造成围岩出现大变形。至今,人们对于高地应力环境下软弱围岩出现大变形的研究较多,而对于高地应力环境中硬围岩出现大变形的研究较少。西藏DXL公路隧道的围岩属于中硬围岩,在TBM掘进过程中,由于高地应力的影响,围岩出现了严重的收敛变形,导致TBM掘进至桩号K10+209时出现卡机。本文依托DXL公路隧道工程,研究在高地应力中硬围岩环境下,围岩出现大变形导致TBM卡机的机理。主要研究手段为:首先调查隧道所处的工程地质条件,对工程所处地质环境有一个直观认识;通过地应力理论估算、水压致裂法以及室内岩石声发射试验来研究隧址区的地应力环境;针对岩体在隧道开挖过程的应力应变特性开展了三轴压缩、三轴卸荷岩石力学实验,获得岩体的各项物理力学参数。以前面研究成果为基础,进行围岩变形、应力的理论分析和采用FLAC3D进行开挖数值模拟,将理论分析、数值模拟的结果与TBM护盾与围岩的空间关系联合起来求得围岩与护盾之间的摩擦力,最后将TBM推力及TBM掘进速率考虑进来得出D...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DXL隧道现场钻孔取出饼状岩芯图
图 1-2 DXL 隧道 K10+253 围岩塌方挤压盾体示意图、K10+209 围岩收敛变形挤压护盾为了避免 TBM 在施工过程中出现卡机，保证工程安全快速推进，通常采用超前地质预报、超前加固围岩等措施来预防 TBM 开挖时围岩出现大变形的情况发生。如果 TBM 已经出现了卡机，通常在护盾上涂抹润滑剂减小围岩与护盾间的摩擦力，或者采用侧导坑和固结灌浆等措施使 TBM 脱困。1.3 研究内容及技术路线本文的研究内容如下：（1）首先介绍了 DXL 隧道所处的自然地理条件，随后对隧道开挖区的区域地质概况、工程地质条件、水文地质等进行归纳总结。（2）通过地应力理论估算、水压致裂法测试地应力以及室内岩石声发射试验来研究隧址区的地应力环境。（3）通过岩石室内三轴压缩试验、三轴卸围压试验，获得岩样的物理力学
成都理工大学硕士学位论文文中首先以西藏 DXL 公路隧道工程 TBM 卡机段的地质调查为基础，结合在 TBM 开挖掘进过程中的应力应变特性，制定了岩石物理力学试验。在获场岩体的力学指标条件下，进行了岩体应力应变理论分析和 TBM 开挖数值。综合上述成果得出 DXL 隧道 TBM 卡机机理，并对 TBM 卡机提出相应的、脱困方案，为其他类似工程提供借鉴依据。本文研究的技术路线图如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]锦屏深部地下实验室初始地应力测量实践[J]. 钟山,江权,冯夏庭,刘继光,李邵军,邱士利,吴世勇. 岩土力学. 2018(01)
[2]西藏林芝地应力测量监测与尼泊尔M_S8.1级强震远场响应分析[J]. 张鹏,曲亚明,郭长宝,丰成君,孟文,范玉璐,谭成轩,王磊. 现代地质. 2017(05)
[3]青藏高原拉萨块体地应力测量及其意义[J]. 孟文,郭长宝,张重远,张永双,陈群策. 地球物理学报. 2017 (06)
[4]高海拔地区深孔地应力测试工艺研究与应用[J]. 于新凯,全海,王旭,夏骊娜. 四川水力发电. 2017(01)
[5]不同本构模型下某隧道的FLAC3D数值分析研究[J]. 曹日跃,吴德义. 河南城建学院学报. 2016(03)
[6]TBM围岩挤压大变形特性分析与等级划分[J]. 黄兴,刘泉声,刘滨,刘学伟,崔先泽. 采矿与安全工程学报. 2015(02)
[7]深部软弱地层TBM掘进围岩变形破坏特性室内试验研究[J]. 黄兴,刘泉声,刘恺德,康永水,刘学伟. 岩石力学与工程学报. 2015(01)
[8]用基于岩体损伤的强度折减法进行采场稳定性评价[J]. 武文治,褚召伟,孙东. 山东工业技术. 2014(22)
[9]超前加固在软弱破碎围岩隧道中的应用[J]. 田浩. 山西建筑. 2013(30)
[10]冻结法在含水疏松砂岩地层隧洞施工中的应用[J]. 康小虎. 山西建筑. 2013(28)
博士论文
[1]巷道围岩峰后大变形过程的稳定性特征及锚固控制机理研究[D]. 牛少卿.太原理工大学 2014
[2]高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析[D]. 陈志敏.兰州交通大学 2012
硕士论文
[1]TBM机载激发极化超前地质预报仪的研制与工程应用[D]. 田明禛.山东大学 2016
[2]高原深埋TBM施工隧洞岩爆风险评估及对策研究[D]. 李禹霏.成都理工大学 2015
[3]应变软化模型在浅埋土质隧道数值模拟中的应用[D]. 汪海博.华中科技大学 2014
[4]加载速率对岩石Kaiser效应影响的试验研究[D]. 郭亚奔.昆明理工大学 2013
[5]某隧道工程地应力量测及岩爆预测[D]. 田瑞川.重庆大学 2013
[6]软岩大变形公路隧道变形规律及控制技术研究[D]. 李权.西南交通大学 2012
[7]青海“引大济湟”工程TBM卡机段围岩大变形特性及扩挖洞室支护方案研究[D]. 张超.成都理工大学 2012
[8]岩体加卸荷破坏的力学特性研究及其工程应用[D]. 陈星.三峡大学 2011
[9]盾构机刀盘开口率与盘体结构优化设计[D]. 高见.大连理工大学 2010
[10]TBM掘进效率与围岩相关性研究[D]. 陈浩.西南交通大学 2010
本文编号：2904540
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DXL隧道现场钻孔取出饼状岩芯图
图 1-2 DXL 隧道 K10+253 围岩塌方挤压盾体示意图、K10+209 围岩收敛变形挤压护盾为了避免 TBM 在施工过程中出现卡机，保证工程安全快速推进，通常采用超前地质预报、超前加固围岩等措施来预防 TBM 开挖时围岩出现大变形的情况发生。如果 TBM 已经出现了卡机，通常在护盾上涂抹润滑剂减小围岩与护盾间的摩擦力，或者采用侧导坑和固结灌浆等措施使 TBM 脱困。1.3 研究内容及技术路线本文的研究内容如下：（1）首先介绍了 DXL 隧道所处的自然地理条件，随后对隧道开挖区的区域地质概况、工程地质条件、水文地质等进行归纳总结。（2）通过地应力理论估算、水压致裂法测试地应力以及室内岩石声发射试验来研究隧址区的地应力环境。（3）通过岩石室内三轴压缩试验、三轴卸围压试验，获得岩样的物理力学
成都理工大学硕士学位论文文中首先以西藏 DXL 公路隧道工程 TBM 卡机段的地质调查为基础，结合在 TBM 开挖掘进过程中的应力应变特性，制定了岩石物理力学试验。在获场岩体的力学指标条件下，进行了岩体应力应变理论分析和 TBM 开挖数值。综合上述成果得出 DXL 隧道 TBM 卡机机理，并对 TBM 卡机提出相应的、脱困方案，为其他类似工程提供借鉴依据。本文研究的技术路线图如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]锦屏深部地下实验室初始地应力测量实践[J]. 钟山,江权,冯夏庭,刘继光,李邵军,邱士利,吴世勇. 岩土力学. 2018(01)
[2]西藏林芝地应力测量监测与尼泊尔M_S8.1级强震远场响应分析[J]. 张鹏,曲亚明,郭长宝,丰成君,孟文,范玉璐,谭成轩,王磊. 现代地质. 2017(05)
[3]青藏高原拉萨块体地应力测量及其意义[J]. 孟文,郭长宝,张重远,张永双,陈群策. 地球物理学报. 2017 (06)
[4]高海拔地区深孔地应力测试工艺研究与应用[J]. 于新凯,全海,王旭,夏骊娜. 四川水力发电. 2017(01)
[5]不同本构模型下某隧道的FLAC3D数值分析研究[J]. 曹日跃,吴德义. 河南城建学院学报. 2016(03)
[6]TBM围岩挤压大变形特性分析与等级划分[J]. 黄兴,刘泉声,刘滨,刘学伟,崔先泽. 采矿与安全工程学报. 2015(02)
[7]深部软弱地层TBM掘进围岩变形破坏特性室内试验研究[J]. 黄兴,刘泉声,刘恺德,康永水,刘学伟. 岩石力学与工程学报. 2015(01)
[8]用基于岩体损伤的强度折减法进行采场稳定性评价[J]. 武文治,褚召伟,孙东. 山东工业技术. 2014(22)
[9]超前加固在软弱破碎围岩隧道中的应用[J]. 田浩. 山西建筑. 2013(30)
[10]冻结法在含水疏松砂岩地层隧洞施工中的应用[J]. 康小虎. 山西建筑. 2013(28)
博士论文
[1]巷道围岩峰后大变形过程的稳定性特征及锚固控制机理研究[D]. 牛少卿.太原理工大学 2014
[2]高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析[D]. 陈志敏.兰州交通大学 2012
硕士论文
[1]TBM机载激发极化超前地质预报仪的研制与工程应用[D]. 田明禛.山东大学 2016
[2]高原深埋TBM施工隧洞岩爆风险评估及对策研究[D]. 李禹霏.成都理工大学 2015
[3]应变软化模型在浅埋土质隧道数值模拟中的应用[D]. 汪海博.华中科技大学 2014
[4]加载速率对岩石Kaiser效应影响的试验研究[D]. 郭亚奔.昆明理工大学 2013
[5]某隧道工程地应力量测及岩爆预测[D]. 田瑞川.重庆大学 2013
[6]软岩大变形公路隧道变形规律及控制技术研究[D]. 李权.西南交通大学 2012
[7]青海“引大济湟”工程TBM卡机段围岩大变形特性及扩挖洞室支护方案研究[D]. 张超.成都理工大学 2012
[8]岩体加卸荷破坏的力学特性研究及其工程应用[D]. 陈星.三峡大学 2011
[9]盾构机刀盘开口率与盘体结构优化设计[D]. 高见.大连理工大学 2010
[10]TBM掘进效率与围岩相关性研究[D]. 陈浩.西南交通大学 2010
本文编号：2904540
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