米仓山公路隧道深埋段地应力测试及围岩稳定性研究

发布时间：2017-08-25 00:15

  本文关键词：米仓山公路隧道深埋段地应力测试及围岩稳定性研究

  更多相关文章： 高地应力 地应力测试 超前地质预报 监控量测 开挖方法 FLAC3D

【摘要】：米仓山隧道长度达到13.827km,为在建的最长公路隧道,也是世界第三长公路隧道。隧道最大埋深超过1000m,隧道绝大部分埋深超过500m。在米仓山隧道主洞右洞进洞至K40+805处,隧道上台阶掌子面前方发生岩爆,造成上台阶被折断并隆起的不良地质现象,在之后的施工过程中,主洞和米仓山隧道斜井也发生岩爆多次。为研究米仓山隧道高地应力对围岩稳定性的影响,对米仓山公路隧道工程地质资料进行搜集,在现场进行了地应力实验、超前地质预报、监控量测、掌子面观察等工作。同时,根据现场以及室内实验结果,采用FLAC3D数值分析软件对隧道围岩在不同的开挖方式下的稳定性进行分析。根据套孔应力解除法及Kaiser效应测地应力法显示隧道存在高地应力不良地质条件,隧道发生的岩爆受深埋隧道段高地应力的影响。根据隧道现场超前地质预报结果显示隧道掌子面前方受岩爆的影响,掌子面前方围岩有较破碎里程段。根据隧道超前地质预报及现场观察发现在岩石较破碎-破碎里程段或者是有裂隙水的里程段,围岩不发生岩爆。根据监控量测结果显示隧道在发生岩爆里程段附近进行上下台阶开挖时,隧道拱顶和周边收敛位移值受岩爆的影响大。下台阶开挖对拱顶以及周边收敛位移值影响较小。根据FLAC3D数值模拟分析方法,获得了全断面开挖、两台阶开挖、三台阶开挖位移分布云图、应力云图以及塑性区分布图。根据数值分析结果显示两台阶开挖较全断面开挖方法有利于围岩稳定,三台阶开挖较两台阶开挖并没有太大优越性。
【关键词】：高地应力 地应力测试 超前地质预报 监控量测 开挖方法 FLAC3D
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.1
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 引言7-8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 深部地应力研究现状8-9
• 1.2.2 隧道围岩稳定性国内外研究现状9-11
• 1.3 本文的研究目的、内容及方法11-13
• 1.3.1 研究目的11
• 1.3.2 研究内容11-12
• 1.3.3 研究方法12-13
• 2 工程地质背景13-23
• 2.1 工程概况13
• 2.2 自然地理条件13-17
• 2.2.1 地形地貌13-14
• 2.2.2 气象条件14
• 2.2.3 水文条件14-15
• 2.2.4 地层岩性15-17
• 2.2.5 地质构造17
• 2.3 隧址区地应力17-20
• 2.3.1 高地应力18-19
• 2.3.2 地应力勘探19-20
• 2.4 隧址区典型不良地质条件20-21
• 2.4.1 岩爆20
• 2.4.2 岩溶20-21
• 2.4.3 大变形21
• 2.5 小结21-23
• 3 隧址区地应力测试23-45
• 3.1 利用套孔应力解除法测围岩地应力24-35
• 3.1.1 套孔应力解除法测地应力方法简介24
• 3.1.2 所用仪器24
• 3.1.3 设备介绍及测量方法24-28
• 3.1.4 现场测试28-32
• 3.1.5 室内岩石弹性模量、泊松比的测试32-34
• 3.1.6 三维主应力计算34-35
• 3.2 利用Kaiser效应测地应力35-41
• 3.2.1 Kaiser效应测地应力方法简介35
• 3.2.2 实验原理和设备35-36
• 3.2.3 实验结果分析36-41
• 3.3 测量结果41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 高地应力隧道段地质预报及监控量测45-57
• 4.1 超前地质预报46-51
• 4.1.1 超前地质预报原理46-48
• 4.1.2 高地应力里程段现场超前地质预报结果48-51
• 4.2 监控量测51-55
• 4.2.1 现场监控量测点布置52
• 4.2.2 现场监控量测52-53
• 4.2.3 岩爆影响段对监控量测数据的影响53-55
• 4.3 本章小结55-57
• 5 不同开挖方法米仓山隧道围岩稳定性的影响57-73
• 5.1 计算软件的选择57
• 5.2 FLAC3D程序基本原理及应用57-58
• 5.3 三种开挖方法对隧道围岩稳定性影响58-72
• 5.3.1 全断面开挖对隧道围岩稳定性分析60-64
• 5.3.2 上下台阶开挖对隧道围岩稳定性分析64-68
• 5.3.3 三台阶开挖对隧道围岩稳定性分析68-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 结论与展望73-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 附录81
• A. 作者在校攻读硕士学位期间发表的论文81
• B. 作者在校攻读硕士学位期间参与的专利81

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本文编号：733939