浅埋变坡地形大跨度隧道施工围岩扰动与控制研究

发布时间：2017-06-25 09:11

  本文关键词：浅埋变坡地形大跨度隧道施工围岩扰动与控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：隧道工程由于其修建环境的复杂性,往往面临诸多不利地形地质条件,尽管相应条件下的隧道围岩大变形控制已积累了较为丰富的工程经验,但隧道工程在施工过程中发生的围岩失稳和坍塌事故表明隧道施工安全仍存在一定的不确定性因素。因此,进一步深入研究特殊地质地带隧道施工过程中的围岩扰动以及施工控制,依然十分重要。论文依托南龙铁路改造工程葱坑隧道工程,通过分析现场测试试验数据,结合隧道施工过程中相关的地层位移规律,主要研究隧道在浅埋变坡地形条件下施工时地层位移发展的一般规律和特征。同时通过数值计算,旨在映证和进一步探究浅埋变坡地形条件下隧道施工的地层位移规律和变形机理。论文主要研究结论与成果如下:1.基于Peck经验公式和Attewell公式所阐述的地层位移规律,对葱坑隧道的现场测试试验数据整理分析表明,隧道施工过程中存在较为明显的地层位移规律,且隧道洞内的围岩的扰动与隧道施工工序存在较大关联,并在总体呈现“急剧变形→缓慢变形→趋于稳定”的位移发展“三步曲”规律。2.开展了现场测试试验与数值模型计算的对比分析。隧道开挖经过浅埋变坡地段时,变形异常增大,在隧道纵向同期累计沉降分布规律中表现为“凸出”现象,数值模型计算分析表现出的变形特征和规律与现场测试试验结果吻合较好,表明浅埋变坡地形中上覆地层是影响隧道安全施工的主要因素之一。3.通过分析大跨隧道施工围岩变形与施工控制,指出浅埋地段V级围岩大跨隧道施工时容易发生较大的竖向和水平位移,且在隧道拱部、底部以及拱脚处容易发生应力集中现象,因此建议隧道开挖过程中应及时进行隧道支护安全加固以控制隧道变形。4.初步探讨了浅埋变坡地形隧道施工过程中围岩变形机理,分析指出,隧道开挖导致上覆地层塑性范围集中于中间变坡区域,变坡区域则开始受到后方土体挤压作用,同时隧道开挖的卸荷作用在浅埋变坡段位置造成了变坡土体的应力集中,产生剪切作用,此时的中间变坡土体则会处于不稳定状态,容易出现坍塌事故。同时,隧道后续施工对上覆土层的扰动因埋深浅而继续增大,当变坡土体所发挥的抗剪强度大于其实际抗剪强度时,土体即发生失稳破坏。
【关键词】：大跨隧道 浅埋 变坡地形 动态施工 围岩变形与控制
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及存在问题11-17
• 1.2.1 隧道变形问题研究现状11-15
• 1.2.2 隧道变形控制问题研究现状15-16
• 1.2.3 存在的问题16-17
• 1.3 本文研究内容及技术路线17-20
• 1.3.1 本文研究内容17
• 1.3.2 本文研究技术路线17-20
• 第二章 浅埋变坡地形隧道施工围岩变形特征20-34
• 2.1 概述20
• 2.2 隧道施工对围岩扰动的影响因素分析20-24
• 2.2.1 断面形状的影响20-21
• 2.2.2 施工工法的影响21-22
• 2.2.3 工艺水平的影响22
• 2.2.4 浅埋地质段的影响22-24
• 2.2.5 临近建筑物（构筑物）的影响24
• 2.3 隧道施工对地层扰动的一般规律24-27
• 2.3.1 Peck经验公式25-26
• 2.3.2 Attewell公式26-27
• 2.3.3 地层水平位移27
• 2.4 隧道施工对围岩扰动的力学分析27-32
• 2.4.1 隧道开挖对围岩的扰动范围27-30
• 2.4.2 岩体蠕动变形机理30-31
• 2.4.3 隧道下穿距离初探及围岩位移分析31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 现场观测试验及隧道变形控制分析34-52
• 3.1 葱坑隧道工程简介34-37
• 3.1.1 工程概况34
• 3.1.2 工程地质与水文地质34-35
• 3.1.3 隧道设计35-37
• 3.2 现场测试试验方法与内容37-41
• 3.2.1 地表沉降监测38-39
• 3.2.2 洞内变形监测39-40
• 3.2.3 变形监测控制标准40-41
• 3.3 现场测试试验数据处理与分析41-46
• 3.3.1 洞内变形数据处理与分析41-44
• 3.3.2 地表沉降数据处理与分析44-46
• 3.4 葱坑隧道变形及控制46-50
• 3.4.1 葱坑隧道变形分析46-49
• 3.4.2 葱坑隧道变形控制49-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 浅埋变坡地形隧道施工数值模拟52-66
• 4.1 FLAC~(3D)概述52-53
• 4.2 非线性计算基本理论53-56
• 4.2.1 屈服准则53-55
• 4.2.2 硬化规律55
• 4.2.3 流动规则55-56
• 4.3 建立数值模型56-57
• 4.3.1 本构关系确定56
• 4.3.2 确定模型参数56
• 4.3.3 确定模型尺寸56-57
• 4.4 浅埋变坡段动态施工模拟结果分析57-63
• 4.4.1 围岩应力分析58-59
• 4.4.2 围岩塑性变形分析59-60
• 4.4.3 围岩位移分析60-63
• 4.5 本章小结63-66
• 第五章 结论与展望66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 附录74

【参考文献】

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  本文关键词：浅埋变坡地形大跨度隧道施工围岩扰动与控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：481559