【摘要】：長大隧道穿越斷層破碎帶施工時容易出現(xiàn)變形、坍塌等災(zāi)害問題,嚴重影響施工安全和進度、危害人員的安全。目前,安全快速穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)尚不成熟。因此,對隧道穿越斷層破碎帶所面臨的安全快速施工問題展開系統(tǒng)研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文以新建某鐵路隧道為工程背景,首先總結(jié)了隧道穿越斷層破碎帶圍巖穩(wěn)定性分析、隧道支護理論和方法的研究現(xiàn)狀,其次對隧道穿越不同傾角斷層破碎帶的圍巖及支護結(jié)構(gòu)變形、受力、安全性進行了研究,再次對該工程施工參數(shù)進行了優(yōu)化分析,最后對隧道穿越斷層破碎帶的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析。本文主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)斷層破碎帶傾角對隧道穩(wěn)定性影響研究結(jié)合依托工程的地質(zhì)構(gòu)造,通過三維數(shù)值模擬,首先分析并總結(jié)了隧道穿越不同傾角(如75°、90°、105°)斷層破碎帶時隧道結(jié)構(gòu)變形和受力的變化規(guī)律,然后探討了隧道開挖做與不做初期支護的可行性,分析并總結(jié)出超前加固的必要性,最后對隧道穿越斷層破碎帶的超前加固作用進行了數(shù)值分析,并對隧道結(jié)構(gòu)進行安全性評價,驗證了超前加固的有效性。(2)隧道穿越斷層破碎帶施工參數(shù)優(yōu)化研究結(jié)合新建某鐵路隧道具體的施工方法及支護設(shè)計,通過三維數(shù)值模擬,對隧道開挖進尺和加固區(qū)厚度進行優(yōu)化,從隧道結(jié)構(gòu)變形、受力、安全性等方面進行了對比分析,總結(jié)了不同施工參數(shù)對隧道的影響規(guī)律,最終確定了合理施工參數(shù),以保證隧道工程安全快速施工。(3)隧道變形及受力監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)合隧道典型斷面的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),首先分析了上下臺階開挖支護對隧道產(chǎn)生變形的貢獻,然后對比分析了初襯和二襯分別對隧道結(jié)構(gòu)變形和受力的作用及它們各自功能和貢獻,初期支護的荷載分擔(dān)比例為69.3%,二次襯砌的荷載分擔(dān)比例為30.7%,最后將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果進行了對比分析,從而驗證了數(shù)值模擬方法和分析思路的合理性,以便更好地指導(dǎo)類似工程設(shè)計和施工。總之,本文從多方面分析了斷層破碎帶對隧道開挖的影響規(guī)律,驗證了斷層破碎帶地段隧道開挖“管超前、短進尺”的合理性,對隧道穿越斷層破碎帶的研究思路作了補充和完善,同時也為本工程和類似工程提供參考。
[Abstract]:During the construction of long tunnel through fault broken zone, it is easy to appear the problems of deformation, collapse and other disasters, which seriously affect the safety and progress of construction and endanger the safety of personnel. At present, the construction technology of safe and fast crossing fault fracture zone is not mature. Therefore, it is of great practical significance to carry out systematic research on the safety and rapid construction of tunnel crossing fault fracture zone. In this paper, a new railway tunnel is used as the engineering background. Firstly, the stability analysis of surrounding rock, the theory and method of tunnel support are summarized. Secondly, the deformation, stress and safety of surrounding rock and supporting structure of tunnel passing through different dip fault broken zone are studied, and the construction parameters of this project are optimized and analyzed again. Finally, the field monitoring data of tunnel crossing fault fracture zone are analyzed. The main contents and results of this paper are as follows: (1) the influence of fault fracture zone inclination on tunnel stability combined with geological structure of supporting engineering, through three-dimensional numerical simulation, This paper first analyzes and summarizes the variation law of tunnel structure deformation and force when the tunnel passes through different dip angle (such as 75 擄or 90 擄~ 105 擄) fault broken zone, then discusses the feasibility of tunnel excavation and does not do initial support, and analyzes and summarizes the necessity of advanced reinforcement. Finally, numerical analysis is carried out on the advance reinforcement of the tunnel through the fault broken zone, and the safety of the tunnel structure is evaluated. The effectiveness of advanced reinforcement is verified. (2) Optimization of construction parameters of tunnel through fault broken zone combined with concrete construction method and support design of a newly built railway tunnel, through three-dimensional numerical simulation, This paper optimizes the depth of tunnel excavation and reinforcement zone, compares and analyzes the deformation, force and safety of tunnel structure, summarizes the influence of different construction parameters on tunnel, and finally determines the reasonable construction parameters. In order to ensure the safe and rapid construction of tunnel engineering. (3) the analysis of tunnel deformation and force monitoring data combined with the field monitoring data of typical section of the tunnel, firstly, the contribution of the upper and lower step excavation support to the tunnel deformation is analyzed. Then, the effects of initial lining and second lining on deformation and stress of tunnel structure and their respective functions and contributions are compared and analyzed. The load-sharing ratio of initial support is 69.3 and that of secondary lining is 30.7. Finally, the field monitoring data and numerical calculation results are compared and analyzed, which verifies the rationality of numerical simulation method and analysis idea. In order to better guide the design and construction of similar projects. In a word, this paper analyzes the influence of fault fracture zone on tunnel excavation from many aspects, and verifies the rationality of tunnel excavation in fault breakage zone. The research idea of tunnel crossing fault fracture zone is supplemented and perfected, and it also provides a reference for this project and similar projects.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U455.4

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本文編號：2214078