白鹤桥隧道支护结构分析与稳定性评价
发布时间：2021-07-30 12:03
兰海高速渭源至武都段白鹤桥隧道位于秦岭山脉西延部分的陇南山地,洞身穿越地层主要以砂卵砾石为主,围岩稳定性较差。依据其工程地质特征、《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）、隧道围岩分级标准等,确定白鹤桥隧道全线围岩级别为Ⅴ级,具有典型的软弱围岩隧道特征,其施工方法及支护结构的选取具有复杂性和特殊性。本文以白鹤桥隧道为工程背景,在近一年的现场调研和实践的基础上,采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的方法,对其支护结构及围岩稳定性进行了系统分析,主要的研究工作和成果如下:（1）根据白鹤桥隧道软弱破碎围岩的工程地质特征,在分析隧道围岩变形破坏机制和支护结构设计方法的基础上,提出了超前支护、初期支护结构的有效性是控制软弱破碎围岩隧道在施工和运营阶段长期稳定的关键。并对超前预支护方案（超前管棚、超前小导管和R32N自进式中空注浆锚杆）、初期支护方案（挂网喷射混凝土+钢支撑+一次模筑衬砌等）、二次支护方案和支护结构的作用机理进行了分析。（2）运用FLAC3D数值模拟方法,分析了白鹤桥隧道在支护结构作用下不同开挖阶段、不同埋深情况下围岩的变形收敛规律,进一步评价支护结构对控制围岩变形的有效性...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
现场照片
西安科技大学硕士学位论文2隧道埋深为20~90m，洞身穿越的地层有第四系晚更新统冲洪积碎石土，冲积卵砾石，粉砂层，含零星漂石，最大粒径可达4.5m，现场照片如图1.1所示。围岩自稳及成洞条件差，并存在一定程度上的偏压，开挖极易坍塌并可能引起坡体的变形，地下水整体较贫乏，一般较干燥或潮湿，雨季时浅埋段易出现渗水现象。图1.1现场照片1.1.2研究意义针对白鹤桥隧道大部分洞身穿越软弱砂卵砾石互层段，该地层条件很复杂，给隧道的开挖和支护带来了很大的困难。砂卵砾石胶结较差，且存在部分偏压，围岩在一般干燥状态下有一定的自稳能力，但对地下水和施工扰动较敏感，在地下水及施工扰动作用下自稳时间将缩短。隧道在施工扰动和其他条件下经常发生隧道掌子面坍塌和支护结构开裂的问题如图1.2、如图1.3所示。对于砂卵砾石地层隧道的开挖和支护应采取特殊的支护措施和施工方法。图1.2掌子面坍塌情况图1.3初期支护结构开裂情况现有国内外对于砂卵砾石地层变形特性的理论研究，主要集中在盾构施工中，针对矿山法施工中砂卵砾石复杂工程力学特性的研究甚为匮乏[4-7]。针对白鹤桥隧道特殊的地质条件，掌握围岩变形规律和支护力学特性是重点，选择合理的隧道开挖、支护方法对
西安科技大学硕士学位论文2隧道埋深为20~90m，洞身穿越的地层有第四系晚更新统冲洪积碎石土，冲积卵砾石，粉砂层，含零星漂石，最大粒径可达4.5m，现场照片如图1.1所示。围岩自稳及成洞条件差，并存在一定程度上的偏压，开挖极易坍塌并可能引起坡体的变形，地下水整体较贫乏，一般较干燥或潮湿，雨季时浅埋段易出现渗水现象。图1.1现场照片1.1.2研究意义针对白鹤桥隧道大部分洞身穿越软弱砂卵砾石互层段，该地层条件很复杂，给隧道的开挖和支护带来了很大的困难。砂卵砾石胶结较差，且存在部分偏压，围岩在一般干燥状态下有一定的自稳能力，但对地下水和施工扰动较敏感，在地下水及施工扰动作用下自稳时间将缩短。隧道在施工扰动和其他条件下经常发生隧道掌子面坍塌和支护结构开裂的问题如图1.2、如图1.3所示。对于砂卵砾石地层隧道的开挖和支护应采取特殊的支护措施和施工方法。图1.2掌子面坍塌情况图1.3初期支护结构开裂情况现有国内外对于砂卵砾石地层变形特性的理论研究，主要集中在盾构施工中，针对矿山法施工中砂卵砾石复杂工程力学特性的研究甚为匮乏[4-7]。针对白鹤桥隧道特殊的地质条件，掌握围岩变形规律和支护力学特性是重点，选择合理的隧道开挖、支护方法对
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆破振动对小净距隧道群初期支护结构稳定性的影响[J]. 刘敏,刘远鹏,张卫中,许奎,李梦玲. 科学技术与工程. 2019(20)
[2]缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例[J]. 张帅军,李治国,吕瑞虎,王华,杨世武,申志军. 隧道建设(中英文). 2019(05)
[3]组合优化模型在麻栗垭隧道监控量测数据处理中的应用[J]. 吴小萍,陈道勇,雷坚,成伟光,刘国龙,陈永雄,周光权. 公路工程. 2018(04)
[4]大断面隧道监控量测与稳定性分析[J]. 裴巧玲. 山东农业大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]高地应力软岩大变形小净距隧道支护形式及施工顺序探讨[J]. 卫鹏华. 现代隧道技术. 2018(03)
[6]基于锚杆受力分析的软岩隧道变形规律及柔模支护技术[J]. 于远祥,陈宝平,张涛,张杰. 中国公路学报. 2018(06)
[7]隧道监测技术及数据回归分析[J]. 杨杰,李拴杰,孙飞跃. 洛阳理工学院学报(自然科学版). 2018(02)
[8]一种适应隧道大变形的限阻耗能型支护结构研发与应用[J]. 仇文革,王刚,龚伦,申志军,李畅,党军. 岩石力学与工程学报. 2018(08)
[9]移动支护技术及其在城市地下工程中的应用前景[J]. 王秀英,谭忠盛,杨积凯,郑维翰. 中国工程科学. 2017(06)
[10]软岩大变形隧道双层初期支护承载性能对比试验研究[J]. 张德华,雷可,谭忠盛,田文平,崔隽. 土木工程学报. 2017(S2)
博士论文
[1]考虑黄土蠕变作用的隧道衬砌结构荷载传递规律研究[D]. 黄荣宾.西安科技大学 2018
[2]基于变形稳定的隧道结构可靠度分析[D]. 郭健.兰州交通大学 2018
[3]砂卵石土物理力学特性及盾构施工响应的数值模拟研究[D]. 胡敏.华南理工大学 2014
[4]基于离散元法的改性砂卵石土体的流变性能研究[D]. 张檑.中国地质大学(北京) 2014
[5]高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D]. 房倩.北京交通大学 2010
[6]高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究[D]. 杨峰.中国矿业大学 2009
[7]地下工程围岩与支护体相互作用的模型试验研究与理论分析[D]. 陈浩.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
硕士论文
[1]秦裕隧道不良地质段施工技术及有限元分析[D]. 魏少强.兰州理工大学 2019
[2]基于位移反分析的边坡支护研究[D]. 刘松培.河北工程大学 2018
[3]成都地铁砂卵石层地层特性及变形机理研究[D]. 刘观龙.西南交通大学 2016
[4]基于离散元的砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降控制研究[D]. 马腾.北京交通大学 2016
[5]大跨扁平隧道安全基准值研究[D]. 黄哲学.重庆交通大学 2012
[6]茶镇隧道围岩稳定性分析及监控测量研究[D]. 王卫东.西安工业大学 2011
[7]软弱围岩隧道的施工力学研究[D]. 黄友林.重庆交通大学 2008
[8]深埋隧道软弱围岩与初期支护相互作用研究[D]. 王建华.重庆大学 2005
本文编号：3311369
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
现场照片
西安科技大学硕士学位论文2隧道埋深为20~90m，洞身穿越的地层有第四系晚更新统冲洪积碎石土，冲积卵砾石，粉砂层，含零星漂石，最大粒径可达4.5m，现场照片如图1.1所示。围岩自稳及成洞条件差，并存在一定程度上的偏压，开挖极易坍塌并可能引起坡体的变形，地下水整体较贫乏，一般较干燥或潮湿，雨季时浅埋段易出现渗水现象。图1.1现场照片1.1.2研究意义针对白鹤桥隧道大部分洞身穿越软弱砂卵砾石互层段，该地层条件很复杂，给隧道的开挖和支护带来了很大的困难。砂卵砾石胶结较差，且存在部分偏压，围岩在一般干燥状态下有一定的自稳能力，但对地下水和施工扰动较敏感，在地下水及施工扰动作用下自稳时间将缩短。隧道在施工扰动和其他条件下经常发生隧道掌子面坍塌和支护结构开裂的问题如图1.2、如图1.3所示。对于砂卵砾石地层隧道的开挖和支护应采取特殊的支护措施和施工方法。图1.2掌子面坍塌情况图1.3初期支护结构开裂情况现有国内外对于砂卵砾石地层变形特性的理论研究，主要集中在盾构施工中，针对矿山法施工中砂卵砾石复杂工程力学特性的研究甚为匮乏[4-7]。针对白鹤桥隧道特殊的地质条件，掌握围岩变形规律和支护力学特性是重点，选择合理的隧道开挖、支护方法对
西安科技大学硕士学位论文2隧道埋深为20~90m，洞身穿越的地层有第四系晚更新统冲洪积碎石土，冲积卵砾石，粉砂层，含零星漂石，最大粒径可达4.5m，现场照片如图1.1所示。围岩自稳及成洞条件差，并存在一定程度上的偏压，开挖极易坍塌并可能引起坡体的变形，地下水整体较贫乏，一般较干燥或潮湿，雨季时浅埋段易出现渗水现象。图1.1现场照片1.1.2研究意义针对白鹤桥隧道大部分洞身穿越软弱砂卵砾石互层段，该地层条件很复杂，给隧道的开挖和支护带来了很大的困难。砂卵砾石胶结较差，且存在部分偏压，围岩在一般干燥状态下有一定的自稳能力，但对地下水和施工扰动较敏感，在地下水及施工扰动作用下自稳时间将缩短。隧道在施工扰动和其他条件下经常发生隧道掌子面坍塌和支护结构开裂的问题如图1.2、如图1.3所示。对于砂卵砾石地层隧道的开挖和支护应采取特殊的支护措施和施工方法。图1.2掌子面坍塌情况图1.3初期支护结构开裂情况现有国内外对于砂卵砾石地层变形特性的理论研究，主要集中在盾构施工中，针对矿山法施工中砂卵砾石复杂工程力学特性的研究甚为匮乏[4-7]。针对白鹤桥隧道特殊的地质条件，掌握围岩变形规律和支护力学特性是重点，选择合理的隧道开挖、支护方法对
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆破振动对小净距隧道群初期支护结构稳定性的影响[J]. 刘敏,刘远鹏,张卫中,许奎,李梦玲. 科学技术与工程. 2019(20)
[2]缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例[J]. 张帅军,李治国,吕瑞虎,王华,杨世武,申志军. 隧道建设(中英文). 2019(05)
[3]组合优化模型在麻栗垭隧道监控量测数据处理中的应用[J]. 吴小萍,陈道勇,雷坚,成伟光,刘国龙,陈永雄,周光权. 公路工程. 2018(04)
[4]大断面隧道监控量测与稳定性分析[J]. 裴巧玲. 山东农业大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]高地应力软岩大变形小净距隧道支护形式及施工顺序探讨[J]. 卫鹏华. 现代隧道技术. 2018(03)
[6]基于锚杆受力分析的软岩隧道变形规律及柔模支护技术[J]. 于远祥,陈宝平,张涛,张杰. 中国公路学报. 2018(06)
[7]隧道监测技术及数据回归分析[J]. 杨杰,李拴杰,孙飞跃. 洛阳理工学院学报(自然科学版). 2018(02)
[8]一种适应隧道大变形的限阻耗能型支护结构研发与应用[J]. 仇文革,王刚,龚伦,申志军,李畅,党军. 岩石力学与工程学报. 2018(08)
[9]移动支护技术及其在城市地下工程中的应用前景[J]. 王秀英,谭忠盛,杨积凯,郑维翰. 中国工程科学. 2017(06)
[10]软岩大变形隧道双层初期支护承载性能对比试验研究[J]. 张德华,雷可,谭忠盛,田文平,崔隽. 土木工程学报. 2017(S2)
博士论文
[1]考虑黄土蠕变作用的隧道衬砌结构荷载传递规律研究[D]. 黄荣宾.西安科技大学 2018
[2]基于变形稳定的隧道结构可靠度分析[D]. 郭健.兰州交通大学 2018
[3]砂卵石土物理力学特性及盾构施工响应的数值模拟研究[D]. 胡敏.华南理工大学 2014
[4]基于离散元法的改性砂卵石土体的流变性能研究[D]. 张檑.中国地质大学(北京) 2014
[5]高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D]. 房倩.北京交通大学 2010
[6]高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究[D]. 杨峰.中国矿业大学 2009
[7]地下工程围岩与支护体相互作用的模型试验研究与理论分析[D]. 陈浩.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
硕士论文
[1]秦裕隧道不良地质段施工技术及有限元分析[D]. 魏少强.兰州理工大学 2019
[2]基于位移反分析的边坡支护研究[D]. 刘松培.河北工程大学 2018
[3]成都地铁砂卵石层地层特性及变形机理研究[D]. 刘观龙.西南交通大学 2016
[4]基于离散元的砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降控制研究[D]. 马腾.北京交通大学 2016
[5]大跨扁平隧道安全基准值研究[D]. 黄哲学.重庆交通大学 2012
[6]茶镇隧道围岩稳定性分析及监控测量研究[D]. 王卫东.西安工业大学 2011
[7]软弱围岩隧道的施工力学研究[D]. 黄友林.重庆交通大学 2008
[8]深埋隧道软弱围岩与初期支护相互作用研究[D]. 王建华.重庆大学 2005
本文编号：3311369
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