本文關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)淺埋地鐵隧道暗挖施工技術(shù)研究

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【摘要】：城市化進(jìn)程的加快給城市交通帶來了巨大的挑戰(zhàn),為緩解城市交通壓力,越來越多的城市加入到城市軌道交通的建設(shè)大潮之中。地鐵隧道是城市軌道交通的重要組成部分,相對于其他類型的隧道,地鐵隧道具有埋深淺、周邊環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn),施工時(shí)對周圍巖土體變形和地表沉降要求極為嚴(yán)格。貴州是我國巖溶發(fā)育的主要地區(qū)之一,巖溶地質(zhì)條件加大了淺埋暗挖隧道的施工難度。貴陽軌道交通建設(shè)是貴州巖溶地區(qū)城市地鐵隧道修建的首次嘗試,可借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)較少。本文以貴陽軌道交通1號線8標(biāo)段淺埋隧道暗挖區(qū)間為工程背景,通過現(xiàn)場調(diào)研和資料收集,獲取了研究區(qū)域地質(zhì)條件和巖體力學(xué)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,采用FLAC3D有限差分軟件建立了數(shù)值分析模型。通過數(shù)值模擬結(jié)果系統(tǒng)地分析了施工工法、循環(huán)進(jìn)尺、支護(hù)結(jié)構(gòu)以及巖溶條件對隧道到圍巖的應(yīng)力和變形的影響,并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了數(shù)值模型的可靠性,分析了模擬結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生差異的原因。本課題研究主要取得以下成果:(1)研究區(qū)域的地層采用CD法和臺階法施工,圍巖變形過大,具有較大的危險(xiǎn)性,采用CRD法施工時(shí)圍巖變形較小,能夠保證工程安全。(2)圍巖變形隨循環(huán)進(jìn)尺的加大而增大,掌子面處的地表沉降受循環(huán)進(jìn)尺影響較大;拱頂沉降受山體偏壓作用明顯,偏壓強(qiáng)烈區(qū)段宜使用小進(jìn)尺開挖,偏壓作用較弱區(qū)段可將循環(huán)進(jìn)尺增大到1.5m。(3)研究區(qū)段初期支護(hù)采用28cm厚度既能滿足圍巖的變形要求,也能提供一定安全儲備,若再提高初支剛度和厚度,圍巖變形的變化很小;系統(tǒng)錨桿對地層變形的作用效果不明顯。(4)溶洞位置和填充狀況不同,對隧道圍巖應(yīng)力和位移產(chǎn)生的影響不同。當(dāng)溶洞位于拱頂上方并無填充物時(shí),對隧道拱頂圍巖和地表沉降影響最大,當(dāng)溶洞位于掌子面時(shí)對隧道產(chǎn)生的影響非常小。
【關(guān)鍵詞】：淺埋隧道 暗挖施工 巖溶 數(shù)值模擬 圍巖變形 監(jiān)測數(shù)據(jù)
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U231.3;P642.25
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 1 前言8-15
• 1.1 選題目的和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 淺埋隧道暗挖法的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 巖溶隧道研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 隧道圍巖穩(wěn)定性研究方法11-12
• 1.3 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線12-13
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容12
• 1.3.2 技術(shù)路線12-13
• 1.4 主要工作與成果13-15
• 2 巖溶地區(qū)淺埋地鐵隧道基本特征15-26
• 2.1 淺埋隧道的界定15-18
• 2.1.1 界定隧道埋深類型的主要指標(biāo)15-16
• 2.1.2 不影響地面界定標(biāo)準(zhǔn)16-17
• 2.1.3 荷載等效高度界定標(biāo)準(zhǔn)17-18
• 2.2 淺埋地鐵隧道的巖溶問題18-20
• 2.2.1 巖溶水對隧道的危害18-19
• 2.2.2 巖溶裂隙對隧道的影響19
• 2.2.3 巖溶洞穴對隧道的影響19-20
• 2.3 淺埋地鐵隧道暗挖施工方法20-26
• 2.3.1 全斷面開挖法20-21
• 2.3.2 臺階開挖法21-22
• 2.3.3 分部開挖法22-24
• 2.3.4 特大斷面淺埋隧道施工法24-26
• 3 研究區(qū)域工程地質(zhì)條件26-34
• 3.1 地形地貌26-27
• 3.2 地層巖性27-28
• 3.3 地質(zhì)構(gòu)造28-29
• 3.4 水文地質(zhì)條件29-30
• 3.5 巖溶地質(zhì)條件30-33
• 3.5.1 研究場區(qū)巖溶發(fā)育條件30
• 3.5.2 巖溶發(fā)育分布特征30-32
• 3.5.3 巖溶發(fā)育程度分區(qū)及規(guī)律32-33
• 3.6 地震33-34
• 4 三維數(shù)值模型的建立34-48
• 4.1 軟件簡介34
• 4.2 三維數(shù)值建模34-42
• 4.2.1 模型范圍確定35-37
• 4.2.2 三維實(shí)體建模37-39
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分39-40
• 4.2.4 導(dǎo)入網(wǎng)格40-41
• 4.2.5 網(wǎng)格密度選擇41-42
• 4.3 模型本構(gòu)關(guān)系及物理力學(xué)參數(shù)42-44
• 4.3.1 圍巖本構(gòu)關(guān)系及參數(shù)42-43
• 4.3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)43-44
• 4.4 初始地應(yīng)力場44-45
• 4.5 施工工法模擬45-48
• 4.5.1 CRD法模擬工序45-46
• 4.5.2 CD法模擬工序46-47
• 4.5.3 臺階法模擬工序47-48
• 5 施工數(shù)值模擬結(jié)果及其分析48-92
• 5.1 施工方法對比研究48-60
• 5.1.1 圍巖應(yīng)力響應(yīng)48-54
• 5.1.2 圍巖變形分析54-58
• 5.1.3 塑形區(qū)對比分析58-59
• 5.1.4 小結(jié)59-60
• 5.2 循環(huán)進(jìn)尺對地層變形的影響60-66
• 5.2.1 地表沉降分析60-63
• 5.2.2 拱頂沉降分析63-66
• 5.2.3 水平收斂分析66
• 5.2.4 小結(jié)66
• 5.3 支護(hù)系統(tǒng)對比研究66-73
• 5.3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度67-70
• 5.3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)厚度70-71
• 5.3.3 系統(tǒng)錨桿71-72
• 5.3.4 小結(jié)72-73
• 5.4 巖溶對淺埋地鐵暗挖隧道施工的影響73-86
• 5.4.1 頂圍溶洞73-80
• 5.4.2 掌子面溶洞80-85
• 5.4.3 小結(jié)85-86
• 5.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果對比86-92
• 6 結(jié)論與展望92-94
• 6.1 結(jié)論92-93
• 6.2 展望93-94
• 致謝94-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 附錄99-100

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本文編號：562198