【摘要】：隨著西部大開發(fā)的不斷發(fā)展,我國西部的丘陵與高山峽谷在大量建設(shè)高速公路的同時遇到許多高難度、長大山嶺隧道,也遇到諸多復(fù)雜問題。隧道圍巖失穩(wěn)而塌方是隧道施工中最為常見的地質(zhì)災(zāi)害之一,對隧道施工人員、設(shè)備有著極其嚴重的威脅。本文以汶馬高速公路馬爾康段王家寨1號隧道右線施工中發(fā)生的塌方事故為研究對象,以理論研究、現(xiàn)場監(jiān)控量測及FLAC3D數(shù)值模擬分析為手段,從工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、施工因素等多方面研究分析了隧道塌方事故成因。根據(jù)塌方事故形成的原因與特點確立出相應(yīng)的處治方法,最后對塌方處治效果作出分析和評價。論文主要研究內(nèi)容包括如下:(1)從隧道圍巖破壞力學(xué)原因入手,對不同層狀巖體的破壞形式及巖體穩(wěn)定性進行了理論分析,并對層狀巖體的滑移式破壞進行了簡要的探討。(2)通過對王家寨1號隧道現(xiàn)場監(jiān)測量測數(shù)據(jù)分析研究,對塌方事故形成過程中圍巖位移變化規(guī)律進行分析總結(jié),可以得出:隧道在初期支護后圍巖變形持續(xù)時間較長,加之地下水較發(fā)育,蠕變現(xiàn)象突出,特別是在初支不及時,初支結(jié)構(gòu)不當(dāng)以及后期加固措施不當(dāng)?shù)那闆r下,圍巖的變形會持續(xù)增加。(3)采用有限差分軟件FLAC3D對隧道典型塌方斷面進行了平面數(shù)值模擬分析以及對塌方段進行了三維數(shù)值模擬分析,詳細分析了模擬計算結(jié)果,通過工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、支護工藝、施工方法等因素對塌方事故的成因進行了全面的探討,結(jié)論如下:(1)通過對典型塌方斷面的平面數(shù)值模擬分析得出:隧道模擬開挖與初支后,圍巖體內(nèi)特別是拱頂附近出現(xiàn)了顯著的應(yīng)力松弛與應(yīng)力集中現(xiàn)象,且左右邊墻上下部位區(qū)域均變成了剪切屈服狀態(tài)區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)形成了一定規(guī)模大小的剪切破壞帶,仰拱左下方出現(xiàn)拉應(yīng)力屈服狀態(tài)區(qū)域,形成了小范圍的拉應(yīng)力破壞帶,致使隧道兩側(cè)斜上方45°范圍為位移最大值部位。(2)對該斷面進行了滲流作用下的流固耦合分析,研究發(fā)現(xiàn)地下水對圍巖穩(wěn)定性的影響作用較為強烈,在地下作用下隧道圍巖體無論是應(yīng)力場還是位移場都產(chǎn)生了較大的異常變形,這也是由于隧道該段圍巖破碎且為薄層狀,在地下水的作用下蠕變現(xiàn)象明顯,最終初期支護無法支撐這樣的大變形而形成塌方。(3)通過對塌方段進行數(shù)值模擬計算得到:王家寨1號隧道掌子面的“空間效應(yīng)”范圍約為15m,而該隧道在施工中二襯與掌子面的距離遠遠大于15m,致使中間這段圍巖早早失去了掌子面“空間效應(yīng)”的保護,塌方段所產(chǎn)生的形變太長時間受地下水的流變性控制,使塌方段圍巖產(chǎn)生大變性破壞,這種隧道施工工序的失衡是導(dǎo)致王家寨1號隧道產(chǎn)生塌方災(zāi)害的重要緣由。(4)通過對王家寨1號隧道塌方災(zāi)害具體發(fā)生原因及特點的分析研究,確定了針對本次塌方災(zāi)害的處治措施,通過現(xiàn)場所測拱頂沉降、水平收斂以及圍巖壓力數(shù)據(jù)分別進行詳細的處理與分析,對本次塌方治理效果作出了合理評價,認為治理措施良好。
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【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U458.3

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本文編號：2465176