【摘要】：隨著工程建設(shè)規(guī)模和地域的不斷擴大,越來越多的鐵路隧道開始在第三系半成巖高水壓地層中建設(shè)。第三系地層尤其是弱膠結(jié)礫巖具有成巖度比較低、遇水易軟化等問題,容易引起隧道在開挖過程中的塌方、大變形、涌水等現(xiàn)象。這些特殊工程問題,引起了工程界的關(guān)注,也對鐵路隧道建設(shè)者提出了嚴峻挑戰(zhàn)。由于目前對第三系半成巖地層工程性質(zhì)的認識還十分有限,對此類地層中隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)問題尚未形成系統(tǒng)可靠的工程對策,因此,為了保證隧道的施工安全,對第三系半成巖地層中隧道變形與穩(wěn)定性開展系統(tǒng)研究很有必要。本文對第三系半成巖地層弱膠結(jié)礫巖隧道掌子面的穩(wěn)定性進行系統(tǒng)研究。通過現(xiàn)場采樣與室內(nèi)試驗獲得礫巖的物理力學(xué)參數(shù),然后采用數(shù)值模擬的方法分析掌子面開挖后地下水滲流引起的圍巖強度劣化對隧道掌子面穩(wěn)定性的影響。提出判斷掌子面穩(wěn)定性的依據(jù),并對掌子面的穩(wěn)定性進行定量分析,為今后類似條件下的隧道建設(shè)提供參考。結(jié)論如下:(1)通過現(xiàn)場采樣和室內(nèi)試驗,得出掌子面圍巖強度在滲流作用下的劣化規(guī)律:隧道掌子面附近第三系弱膠結(jié)礫巖在開挖后,其力學(xué)指標(biāo)c和tanφ隨著滲流時間的增加而降低。(2)通過數(shù)值計算得出隧道開挖不能維持穩(wěn)定。同時通過計算開挖后不同滲流時間下隧道的安全系數(shù),得出地下水滲流導(dǎo)致的弱膠結(jié)礫巖強度劣化對隧道掌子面穩(wěn)定性的影響顯著。(3)通過分析不同滲流時間下隧道開挖后的位移場和塑性區(qū),得出隧道開挖后的失穩(wěn)表現(xiàn)為掌子面的擠出變形過大,故在施工過程中要注意監(jiān)測掌子面上的位移變化。(4)通過計算飽和狀態(tài)條件和滲流3天條件下隧道使用三臺階預(yù)留核心土法開挖的過程中各個開挖步的安全系數(shù)并進行對比,得出各個開挖步開挖后滲流3天時的安全系數(shù)均比剛開挖后的安全系數(shù)降低0.1左右。隧道在上臺階開挖時的安全系數(shù)最小,其次為中臺階和下臺階開挖時的安全系數(shù),而在核心土開挖時安全系數(shù)最大。
【圖文】：

一開循開下。逡逑根據(jù)上述研究內(nèi)容，，制定如圖１－１所示的研究技術(shù)路線。逡逑１．４中條山隧道工程背景逡逑１．４．１中條山隧道工程概況逡逑新建蒙華鐵路中條山隧道位于山西運城市，穿過中條山分水嶺，雙洞單線，逡逑單洞總長約１６．８ｋｍ，其中出口段埋深１２０ｍ？２００ｍ，有長約３ｋｍ通過第三系地層，逡逑該地層為中條山南麓洪積扇的一部分，主要巖性為泥巖、礫巖、砂巖等，成巖程逡逑度低，工程性質(zhì)特殊，該區(qū)又含高出隧道約１７０ｍ的承壓水，可以預(yù)見，該段隧道逡逑建設(shè)是蒙華鐵路工程的最大難點、重點，對蒙華鐵路全線工程建設(shè)起控制作用。逡逑本文以隧道左線的弱膠結(jié)礫巖段進行分析，隧道左線的縱斷面圖見圖１－１，取逡逑左線隧道里程為ＤＫ６２９＋９５０？ＤＫ６３０＋３５０段建立數(shù)值模型進行分析，如圖１－２。逡逑ＤＫ６１５＋０６５＊＋

逡逑■１逡逑圖１－３中條山測區(qū)地貌特征逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｆｅａｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋Ｚｈｏｎｇｔｉａｏｓｈａｎ邋ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ邋ａｒｅａ逡逑１．４．３水文特征逡逑中條山隧道所在的區(qū)域?qū)儆邳S河流域。該區(qū)域以中條山為分水嶺，以北為運逡逑城盆地南緣的山前區(qū)域，該區(qū)域最大的河流為姚進渠，湖泊為鹽湖和硝池；以南逡逑至黃河階地區(qū)，有兩條匯入黃河的流域面積大于１００ｋｍ２的河流。由于該區(qū)域的地逡逑質(zhì)條件較為復(fù)雜、縱坡較大且區(qū)域內(nèi)溝壑縱橫，所以流入黃河的大澗河較多。區(qū)逡逑域內(nèi)的河流水系情況如圖１－４。邐逡逑圖１－４區(qū)域水系分布及水文區(qū)劃圖逡逑Ｆｉｇ．邋
【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】：2018
【分類號】：U451

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李亞勇;張桂鳳;靳曉光;;基于流固耦合的強度折減法研究地下水滲流對隧道穩(wěn)定性的影響[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報;2017年03期

2 黃俊;黨發(fā)寧;周磊;黨康寧;郭嬋娟;覃源;;關(guān)于土體隧道掌子面開挖穩(wěn)定性的量化探討[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2016年S1期

3 鄧思遠;楊其新;蔣雅君;陳浩;;FLAC3D流固耦合滲流模型探討[J];隧道建設(shè);2016年02期

4 臺啟民;張頂立;房倩;李奧;高建朋;;開挖面潛在超前破壞范圍預(yù)測方法[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2016年05期

5 華成亞;趙旭;;基于突變理論的隧道失穩(wěn)判據(jù)研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2015年33期

6 張海超;王旭;蔣鵬程;張延杰;;富地表水條件下淺埋隧道掌子面穩(wěn)定性數(shù)值分析[J];甘肅科學(xué)學(xué)報;2014年02期

7 胡亞峰;董新平;馬曉良;車廣洲;;淺埋軟弱地層隧道施工中掌子面穩(wěn)定性研究[J];地下空間與工程學(xué)報;2013年06期

8 王建軍;;蘭渝鐵路上第三系弱膠結(jié)砂巖軟化與變形機理探究[J];工程地質(zhì)學(xué)報;2013年05期

9 李英杰;張頂立;劉保國;房倩;;考慮圍巖性質(zhì)劣化的深埋軟弱隧道破壞機理數(shù)值模擬研究[J];土木工程學(xué)報;2012年09期

10 何本國;張志強;何川;王俊奇;;構(gòu)造應(yīng)力場中的軟巖客運專線雙線隧道穩(wěn)定性研究[J];巖土力學(xué);2012年05期

相關(guān)會議論文 前1條

1 張永雙;曲永新;;硬土/軟巖(巖土間新類型)的確認及其判別分類的探討[A];第六屆全國工程地質(zhì)大會論文集[C];2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 江權(quán);高地應(yīng)力下硬巖彈脆塑性劣化本構(gòu)模型與大型地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉杰;防治高水壓下掌子面塌方的隧道施工方案研究[D];重慶交通大學(xué);2014年

本文編號：2596590