隧道洞口软岩段超前支护围岩变形控制及施工方法研究
发布时间：2020-12-21 23:05
公路隧道洞口段多处于软岩地层,为施工安全和早进洞,常需采取超前支护和合理的施工方法,以控制洞口段围岩变形,保障围岩稳定。以四川某公路隧道洞口段为背景工程,通过理论分析、现场监测和数值模拟,研究隧道洞口软岩段围岩变形控制措施和合理的施工方法,得出的主要结论:(1)围岩沉降主区域主要集中在洞内拱顶处,应力变化较大的区域主要集中在拱顶加固围岩区、隧洞拱脚处和仰拱区;长管棚注浆加固圈有效地形成“承压拱”,使围岩塑性区集中在拱脚处;管棚轴力及弯矩分布受掌子面的影响范围主要为掌子面开挖前后约3个开挖进尺范围内。(2)对现场监测数据进行分析,确定隧道洞口软岩段围岩变形分三个阶段:前期快速变形阶段、中期缓慢变形阶段和后期稳定变形阶段。将拱顶沉降和水平收敛位移所得数值模拟计算结果与现场监测结果进行对比分析,两者变形基本一致,验证了数值模拟真实可靠。(3)管棚增设小导管超前支护的围岩变形控制效果最好,长管棚措施控制效果明显,单设小导管超前支护围岩变形控制效果较差。在管棚加小导管超前支护条件下,对管棚的环间距、管径和管长三个主要参数不同取值的隧道围岩变形进行对比研究,得出管棚环间距合理取值为40cm,管径的...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道总体平面布置图
3背景工程概况和围岩变形分析173.2隧道出口端洞口段纵断面图3.3隧道主洞衬砌内轮廓设计图3.1.2水文地质条件隧道进口沟谷底部发育一条溪沟，溪沟由南向北经过场区，狭窄“V”型，沟床纵坡5～10%，溪流水量有限。隧道出口坡脚发育一条小型冲沟，冲沟走向为南北向，沟床纵坡7～12%，勘察期间无水流为干沟。沟床内被块碎石覆盖，厚度5～20m。
西安科技大学全日制工程硕士学位论文223.2.3模型的建立本模型采用有限元分析软件MIDAS/GTS对隧道出口段进行三维模拟。隧道出口段处于山脚下，坡面平缓，可近似为斜面，隧道洞身横穿两层不同围岩层，洞口断面Z方向高32m，末端断面Z方向高45m，X方向长80m，Y方向长40m，隧道底部边界到模型底部距离为20m，如图3.4所示。模型底部为Z方向三向位移约束，其余四个侧面为法向约束边界，上部边界为自由边界。在三维数值分析中，隧道围岩材料特性按均质弹塑性考虑，采用Mohr-Coulomb屈服准则。管棚采用植入式梁单元，材料特性为各向同性弹性模型，直径108mm，长40m，间距40cm，每环35根。临时支撑和二衬采用2D板单元，通过析取单元面得到，锚杆采用1D植入式桁架单元，超前小导管采用1D植入式梁单元，材料特性为各向同性弹性模型。模型节点19919个，单元101741个。图3.4模型网格图图3.5隧道支护结构图图3.6隧道管棚模型图图3.7超前小导管模型图隧道右洞开挖采用单侧壁导坑法，开挖步距简化为1m，一次施工完成后立即施作
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅埋软岩公路隧道超前管棚支护机制与工程应用研究[J]. 武松,汤华,罗红星,戴永浩,吴振君. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[2]隧道洞口段施工安全事故统计与风险因素分析[J]. 高爱民. 铁路节能环保与安全卫生. 2018(04)
[3]浅埋偏压大断面隧道洞口段开挖顺序优化[J]. 李跃强. 公路. 2018(02)
[4]浅埋偏压隧道洞口段施工力学特性及控制技术研究[J]. 梁玉荣. 中国公路. 2017(21)
[5]浅埋偏压隧道进洞施工力学特性研究[J]. 徐前卫,程盼盼,苏培森,董继涛,陈国中. 地下空间与工程学报. 2017(05)
[6]复杂地质条件下软岩隧道大变形破坏机制及开挖方法研究[J]. 徐国文,何川,代聪,汪耀. 现代隧道技术. 2017(05)
[7]2008年至2016年我国隧道工程施工安全事故统计与分析[J]. 郑艾辰,黄锋,林志,高峰. 施工技术. 2017(S1)
[8]桩基础导向墙长管棚联合支护技术在软弱围岩隧道进洞施工中的应用[J]. 许志城. 施工技术. 2017(S1)
[9]浅埋偏压大断面隧道施工优化及受力特征分析[J]. 宋战平,王童,周建军,于文山. 地下空间与工程学报. 2017(02)
[10]隧道软弱围岩大变形处理方案研究[J]. 曹伟. 山西建筑. 2016(32)
硕士论文
[1]隧道洞口段软弱破碎围岩变形特征及开挖支护优化研究[D]. 陈杨.青岛理工大学 2018
[2]姜路岭炭质页岩隧道围岩变形特征及施工方案研究[D]. 杨启慧.长安大学 2016
[3]隧道洞口施工稳定性控制关键技术研究[D]. 谢廷雷.重庆交通大学 2016
[4]回头沟隧道偏压段施工方法研究[D]. 郭禹呈.吉林大学 2016
[5]管棚预支护技术在西安地铁中的应用[D]. 董国松.西安科技大学 2013
[6]浅埋偏压大跨度隧道洞口段进洞技术研究[D]. 邓永杰.西南交通大学 2013
[7]软岩隧道围岩变形控制技术研究[D]. 夏冲.西南交通大学 2013
[8]浅埋隧道管棚预加固理论及多种预加固后的上限研究[D]. 王华贵.中南大学 2013
[9]松散地层管棚预支护效果的数值模拟研究[D]. 刘永行.西安科技大学 2012
[10]长株潭城际铁路贺家冲隧道浅埋洞口段施工方法研究[D]. 杨磊.中南大学 2012
本文编号：2930672
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道总体平面布置图
3背景工程概况和围岩变形分析173.2隧道出口端洞口段纵断面图3.3隧道主洞衬砌内轮廓设计图3.1.2水文地质条件隧道进口沟谷底部发育一条溪沟，溪沟由南向北经过场区，狭窄“V”型，沟床纵坡5～10%，溪流水量有限。隧道出口坡脚发育一条小型冲沟，冲沟走向为南北向，沟床纵坡7～12%，勘察期间无水流为干沟。沟床内被块碎石覆盖，厚度5～20m。
西安科技大学全日制工程硕士学位论文223.2.3模型的建立本模型采用有限元分析软件MIDAS/GTS对隧道出口段进行三维模拟。隧道出口段处于山脚下，坡面平缓，可近似为斜面，隧道洞身横穿两层不同围岩层，洞口断面Z方向高32m，末端断面Z方向高45m，X方向长80m，Y方向长40m，隧道底部边界到模型底部距离为20m，如图3.4所示。模型底部为Z方向三向位移约束，其余四个侧面为法向约束边界，上部边界为自由边界。在三维数值分析中，隧道围岩材料特性按均质弹塑性考虑，采用Mohr-Coulomb屈服准则。管棚采用植入式梁单元，材料特性为各向同性弹性模型，直径108mm，长40m，间距40cm，每环35根。临时支撑和二衬采用2D板单元，通过析取单元面得到，锚杆采用1D植入式桁架单元，超前小导管采用1D植入式梁单元，材料特性为各向同性弹性模型。模型节点19919个，单元101741个。图3.4模型网格图图3.5隧道支护结构图图3.6隧道管棚模型图图3.7超前小导管模型图隧道右洞开挖采用单侧壁导坑法，开挖步距简化为1m，一次施工完成后立即施作
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅埋软岩公路隧道超前管棚支护机制与工程应用研究[J]. 武松,汤华,罗红星,戴永浩,吴振君. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[2]隧道洞口段施工安全事故统计与风险因素分析[J]. 高爱民. 铁路节能环保与安全卫生. 2018(04)
[3]浅埋偏压大断面隧道洞口段开挖顺序优化[J]. 李跃强. 公路. 2018(02)
[4]浅埋偏压隧道洞口段施工力学特性及控制技术研究[J]. 梁玉荣. 中国公路. 2017(21)
[5]浅埋偏压隧道进洞施工力学特性研究[J]. 徐前卫,程盼盼,苏培森,董继涛,陈国中. 地下空间与工程学报. 2017(05)
[6]复杂地质条件下软岩隧道大变形破坏机制及开挖方法研究[J]. 徐国文,何川,代聪,汪耀. 现代隧道技术. 2017(05)
[7]2008年至2016年我国隧道工程施工安全事故统计与分析[J]. 郑艾辰,黄锋,林志,高峰. 施工技术. 2017(S1)
[8]桩基础导向墙长管棚联合支护技术在软弱围岩隧道进洞施工中的应用[J]. 许志城. 施工技术. 2017(S1)
[9]浅埋偏压大断面隧道施工优化及受力特征分析[J]. 宋战平,王童,周建军,于文山. 地下空间与工程学报. 2017(02)
[10]隧道软弱围岩大变形处理方案研究[J]. 曹伟. 山西建筑. 2016(32)
硕士论文
[1]隧道洞口段软弱破碎围岩变形特征及开挖支护优化研究[D]. 陈杨.青岛理工大学 2018
[2]姜路岭炭质页岩隧道围岩变形特征及施工方案研究[D]. 杨启慧.长安大学 2016
[3]隧道洞口施工稳定性控制关键技术研究[D]. 谢廷雷.重庆交通大学 2016
[4]回头沟隧道偏压段施工方法研究[D]. 郭禹呈.吉林大学 2016
[5]管棚预支护技术在西安地铁中的应用[D]. 董国松.西安科技大学 2013
[6]浅埋偏压大跨度隧道洞口段进洞技术研究[D]. 邓永杰.西南交通大学 2013
[7]软岩隧道围岩变形控制技术研究[D]. 夏冲.西南交通大学 2013
[8]浅埋隧道管棚预加固理论及多种预加固后的上限研究[D]. 王华贵.中南大学 2013
[9]松散地层管棚预支护效果的数值模拟研究[D]. 刘永行.西安科技大学 2012
[10]长株潭城际铁路贺家冲隧道浅埋洞口段施工方法研究[D]. 杨磊.中南大学 2012
本文编号：2930672
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