軟巖大變形隧道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與控制技術(shù)研究
發(fā)布時間:2023-02-01 14:31
本文依托石渠至馬尼干戈公路上海子山隧道,采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測等方法,針對海子山隧道軟弱地質(zhì)段施工期間出現(xiàn)的大變形問題進行討論,對大變形隧道斷面的施工工法、支護參數(shù)及施工控制措施進行研究。主要的研究成果如下:(1)探討軟巖大變形隧道的變形機理和類型,并結(jié)合實際工程,分析其施工過程出現(xiàn)大變形的主要原因,同時分析了軟巖大變形隧道控制技術(shù)理論和方法。(2)根據(jù)依托工程的地質(zhì)狀況,建立三維數(shù)值模型,運用有限元軟件分別對二臺階法、預(yù)留核心土法、CRD法等三種施工工法進行了數(shù)值模擬,得到三種工法下隧道拱頂豎向位移和邊墻水平位移發(fā)展規(guī)律,由數(shù)值模擬結(jié)果以及考慮施工進度等得出預(yù)留核心土法為本隧道軟弱地質(zhì)段的最優(yōu)施工工法。(3)結(jié)合軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)特點和作用機理,運用有限元軟件,研究分析不同噴混強度和厚度、不同錨桿橫向間距和長度對隧道圍巖的穩(wěn)定性影響,得出本隧道最優(yōu)支護參數(shù)及合理的二襯厚度。(4)結(jié)合本隧道所采用的控制圍巖穩(wěn)定措施,研究分析控制掌子面先行位移技術(shù)和后方位移技術(shù)的優(yōu)缺點。(5)結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),對比分析數(shù)值模擬,驗證數(shù)值模擬分析的可靠性,為今后類似工程提供設(shè)計和施工的理論依據(jù)。
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 課題的研究現(xiàn)狀
1.2.1 軟巖變形機理研究現(xiàn)狀
1.2.2 隧道支護理論研究現(xiàn)狀
1.2.3 軟巖隧道變形控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.3 研究內(nèi)容及方法
1.3.1 主要研究內(nèi)容
1.3.2 研究方法
第二章 軟巖隧道大變形機理及支護結(jié)構(gòu)的特性分析
2.1 軟巖大變形定義
2.2 軟巖隧道大變形的類型與機制研究
2.2.1 巖體巖性控制型
2.2.2 巖體結(jié)構(gòu)破碎控制型
2.2.3 巖體人工擾動控制型
2.3 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)特點及作用機理
2.3.1 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)特點
2.3.2 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)作用機理
2.4 軟弱圍巖與支護結(jié)構(gòu)共同作用原理
2.5 軟巖大變形隧道變形控制理論
2.6 本章小結(jié)
第三章 軟巖隧道大變形段施工工法與支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究
3.1 概述
3.2 工程概況
3.2.1 工程簡述
3.2.2 氣象及水文地質(zhì)資料
3.2.3 地層巖性
3.2.4 海子山隧道發(fā)生大變形的影響因素
3.3 軟巖隧道施工工法研究
3.3.1 常用軟巖隧道施工工法及其優(yōu)缺點
3.3.2 模擬工況及建模情況
3.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
3.4 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)因素影響研究
3.4.1 噴射混凝土強度優(yōu)化設(shè)計
3.4.2 噴射混凝土厚度優(yōu)化設(shè)計
3.4.3 錨桿橫向間距優(yōu)化設(shè)計
3.4.4 錨桿長度優(yōu)化設(shè)計
3.5 基于荷載-結(jié)構(gòu)法分析二次襯砌的合理厚度
3.5.1 有限元計算模型與假定
3.5.2 計算參數(shù)
3.5.3 荷載計算及檢算公式
3.5.4 計算及檢算
3.5.5 結(jié)果分析
3.6 本章小結(jié)
第四章 監(jiān)控量測與控制技術(shù)研究
4.1 控制掌子面先行位移的技術(shù)
4.1.1 超前小導(dǎo)管注漿
4.1.2 超前管棚注漿
4.2 控制掌子面后方位移的技術(shù)
4.2.1 鋼拱架支護
4.2.2 注漿加固
4.2.3 腳部補強鎖腳錨桿
4.3 施工監(jiān)控量測介紹
4.3.1 監(jiān)控量測的目的
4.3.2 監(jiān)控量測的項目
4.3.3 監(jiān)控量測的項目控制標準
4.4 施工監(jiān)控量測結(jié)果分析
4.4.1 圍巖位移分析
4.4.2 初期支護內(nèi)力分析
4.5 監(jiān)控結(jié)果與有限元結(jié)構(gòu)對比分析
4.5.1 圍巖位移對比分析
4.5.2 初期支護內(nèi)力對比分析
4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
5.2 展望
致謝
參考文獻
在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]流變荷載作用下隧道裂損二次襯砌結(jié)構(gòu)安全性能研究[J]. 徐國文,何川,汪耀,汪波. 土木工程學(xué)報. 2016(12)
[2]淺埋大跨隧道合理施工方法研究[J]. 凌云鵬,夏志國,陳禮明. 鐵道勘察. 2015(05)
[3]頁巖各向異性特征的試驗研究[J]. 衡帥,楊春和,張保平,郭印同,王磊,魏元龍. 巖土力學(xué). 2015(03)
[4]基于圍巖-支護特征理論的高地應(yīng)力軟巖隧道初期支護選型研究[J]. 張德華,劉士海,任少強. 土木工程學(xué)報. 2015(01)
[5]高地應(yīng)力條件下大型地下洞室群圍巖失穩(wěn)模式分類及調(diào)控對策[J]. 董家興,徐光黎,李志鵬,宋勝武,張世殊,肖平西,張方濤,申艷軍. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2014(11)
[6]淺埋大斷面黃土隧道初期支護安全性分析[J]. 李志清,丁春林,王科元,吳旭平. 地下空間與工程學(xué)報. 2014(05)
[7]控制軟弱圍巖隧道初期支護沉降的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 陳山泉. 四川建筑. 2014(03)
[8]蘭渝鐵路高地應(yīng)力軟巖隧道變形機理和施工控制[J]. 何春保,舒麗紅. 鐵道工程學(xué)報. 2014(05)
[9]隧道軟巖大變形力學(xué)機制及防治措施綜述[J]. 高美奔,李天斌,孟陸波,陳國慶. 施工技術(shù). 2013(S2)
[10]淺埋偏壓小凈距黃土隧道初支拱架選型[J]. 宿鐘鳴,劉睿. 地下空間與工程學(xué)報. 2013(03)
博士論文
[1]關(guān)角特長鐵路隧道不良地質(zhì)致災(zāi)機理及控制技術(shù)研究[D]. 萬飛.北京交通大學(xué) 2014
[2]堡鎮(zhèn)軟巖隧道大變形機理及控制技術(shù)研究[D]. 郭富利.北京交通大學(xué) 2010
碩士論文
[1]軟弱地層隧道超前預(yù)加固措施作用效果研究[D]. 孟猛.北京交通大學(xué) 2015
本文編號:3734243
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 課題的研究現(xiàn)狀
1.2.1 軟巖變形機理研究現(xiàn)狀
1.2.2 隧道支護理論研究現(xiàn)狀
1.2.3 軟巖隧道變形控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.3 研究內(nèi)容及方法
1.3.1 主要研究內(nèi)容
1.3.2 研究方法
第二章 軟巖隧道大變形機理及支護結(jié)構(gòu)的特性分析
2.1 軟巖大變形定義
2.2 軟巖隧道大變形的類型與機制研究
2.2.1 巖體巖性控制型
2.2.2 巖體結(jié)構(gòu)破碎控制型
2.2.3 巖體人工擾動控制型
2.3 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)特點及作用機理
2.3.1 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)特點
2.3.2 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)作用機理
2.4 軟弱圍巖與支護結(jié)構(gòu)共同作用原理
2.5 軟巖大變形隧道變形控制理論
2.6 本章小結(jié)
第三章 軟巖隧道大變形段施工工法與支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究
3.1 概述
3.2 工程概況
3.2.1 工程簡述
3.2.2 氣象及水文地質(zhì)資料
3.2.3 地層巖性
3.2.4 海子山隧道發(fā)生大變形的影響因素
3.3 軟巖隧道施工工法研究
3.3.1 常用軟巖隧道施工工法及其優(yōu)缺點
3.3.2 模擬工況及建模情況
3.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
3.4 軟巖隧道支護結(jié)構(gòu)因素影響研究
3.4.1 噴射混凝土強度優(yōu)化設(shè)計
3.4.2 噴射混凝土厚度優(yōu)化設(shè)計
3.4.3 錨桿橫向間距優(yōu)化設(shè)計
3.4.4 錨桿長度優(yōu)化設(shè)計
3.5 基于荷載-結(jié)構(gòu)法分析二次襯砌的合理厚度
3.5.1 有限元計算模型與假定
3.5.2 計算參數(shù)
3.5.3 荷載計算及檢算公式
3.5.4 計算及檢算
3.5.5 結(jié)果分析
3.6 本章小結(jié)
第四章 監(jiān)控量測與控制技術(shù)研究
4.1 控制掌子面先行位移的技術(shù)
4.1.1 超前小導(dǎo)管注漿
4.1.2 超前管棚注漿
4.2 控制掌子面后方位移的技術(shù)
4.2.1 鋼拱架支護
4.2.2 注漿加固
4.2.3 腳部補強鎖腳錨桿
4.3 施工監(jiān)控量測介紹
4.3.1 監(jiān)控量測的目的
4.3.2 監(jiān)控量測的項目
4.3.3 監(jiān)控量測的項目控制標準
4.4 施工監(jiān)控量測結(jié)果分析
4.4.1 圍巖位移分析
4.4.2 初期支護內(nèi)力分析
4.5 監(jiān)控結(jié)果與有限元結(jié)構(gòu)對比分析
4.5.1 圍巖位移對比分析
4.5.2 初期支護內(nèi)力對比分析
4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
5.2 展望
致謝
參考文獻
在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]流變荷載作用下隧道裂損二次襯砌結(jié)構(gòu)安全性能研究[J]. 徐國文,何川,汪耀,汪波. 土木工程學(xué)報. 2016(12)
[2]淺埋大跨隧道合理施工方法研究[J]. 凌云鵬,夏志國,陳禮明. 鐵道勘察. 2015(05)
[3]頁巖各向異性特征的試驗研究[J]. 衡帥,楊春和,張保平,郭印同,王磊,魏元龍. 巖土力學(xué). 2015(03)
[4]基于圍巖-支護特征理論的高地應(yīng)力軟巖隧道初期支護選型研究[J]. 張德華,劉士海,任少強. 土木工程學(xué)報. 2015(01)
[5]高地應(yīng)力條件下大型地下洞室群圍巖失穩(wěn)模式分類及調(diào)控對策[J]. 董家興,徐光黎,李志鵬,宋勝武,張世殊,肖平西,張方濤,申艷軍. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2014(11)
[6]淺埋大斷面黃土隧道初期支護安全性分析[J]. 李志清,丁春林,王科元,吳旭平. 地下空間與工程學(xué)報. 2014(05)
[7]控制軟弱圍巖隧道初期支護沉降的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 陳山泉. 四川建筑. 2014(03)
[8]蘭渝鐵路高地應(yīng)力軟巖隧道變形機理和施工控制[J]. 何春保,舒麗紅. 鐵道工程學(xué)報. 2014(05)
[9]隧道軟巖大變形力學(xué)機制及防治措施綜述[J]. 高美奔,李天斌,孟陸波,陳國慶. 施工技術(shù). 2013(S2)
[10]淺埋偏壓小凈距黃土隧道初支拱架選型[J]. 宿鐘鳴,劉睿. 地下空間與工程學(xué)報. 2013(03)
博士論文
[1]關(guān)角特長鐵路隧道不良地質(zhì)致災(zāi)機理及控制技術(shù)研究[D]. 萬飛.北京交通大學(xué) 2014
[2]堡鎮(zhèn)軟巖隧道大變形機理及控制技術(shù)研究[D]. 郭富利.北京交通大學(xué) 2010
碩士論文
[1]軟弱地層隧道超前預(yù)加固措施作用效果研究[D]. 孟猛.北京交通大學(xué) 2015
本文編號:3734243
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