【摘要】：隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)工程也取得了較大的進(jìn)步,尤其在山嶺和公路隧道方面較為突出。由于隧道工程的建設(shè)大多都在野外進(jìn)行,其復(fù)雜的地形地貌給工程施工帶來(lái)較大的難度,特別是對(duì)于軟弱圍巖或地質(zhì)情況較差的隧道,支護(hù)不當(dāng)容易造成隧道的坍塌失穩(wěn),所以明確二次襯砌的合理支護(hù)時(shí)機(jī)對(duì)于能夠及時(shí)反饋隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),保證隧道開(kāi)挖的安全穩(wěn)定性尤為重要。本文以茶鎮(zhèn)隧道工程實(shí)例為背景,運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)茶鎮(zhèn)隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,并將其與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,以此來(lái)研究軟弱圍巖隧道的二次襯砌施做時(shí)機(jī),對(duì)類似工程具有一定的參考價(jià)值。本文主要展開(kāi)的工作與研究結(jié)果如下:(1)查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于隧道圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)作用機(jī)理的相關(guān)資料,并總結(jié)了軟弱圍巖隧道二次襯砌合理支護(hù)時(shí)機(jī)的發(fā)展歷程,影響因素及判定的標(biāo)準(zhǔn)與方法。(2)本文依據(jù)漢中西鄉(xiāng)縣茶鎮(zhèn)隧道,詳細(xì)介紹了監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目?jī)?nèi)容以及測(cè)點(diǎn)布置方案,運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)茶鎮(zhèn)隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,研究不同斷面情況下隧道拱頂沉降、洞身收斂、襯砌應(yīng)力的變化規(guī)律,并獲得位移回歸方程。結(jié)果表明三個(gè)測(cè)量斷面總體呈現(xiàn)的趨勢(shì)為先迅速遞增隨后逐步減緩直至最終趨于相對(duì)穩(wěn)定。分別依據(jù)二襯支護(hù)時(shí)機(jī)的判別方法與原則進(jìn)行比對(duì)分析,確定二襯進(jìn)場(chǎng)施做的合理時(shí)機(jī)在開(kāi)挖至24～26天左右,距離掌子面48～52m。(3)確定計(jì)算范圍及其邊界條件,建立與實(shí)際工程相對(duì)應(yīng)的模型,運(yùn)用MDASGTS對(duì)隧道模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,分析隧道拱頂沉降、洞身收斂、襯砌應(yīng)力的變化規(guī)律,并將模擬結(jié)果與監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)果表明監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果誤差在合理范圍內(nèi),受力分布與茶鎮(zhèn)隧道測(cè)線布置位置基本相符,計(jì)算模型具有可靠性,隧道在開(kāi)挖至第26天時(shí),可以開(kāi)始施做二襯。(4)采用添加不同圍巖荷載釋放系數(shù)的方法,選取多種不同工況,研究初次襯砌與二次襯砌在承擔(dān)不同比例荷載的情況下對(duì)隧道拱頂沉降與洞身收斂值、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化規(guī)律的影響,通過(guò)對(duì)不同荷載釋放系數(shù)及二襯分配比例的工況進(jìn)行分析,確定了荷載釋放系數(shù)為60%、二襯承擔(dān)15%荷載比例時(shí)為合理的支護(hù)時(shí)機(jī)。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.91
【圖文】：

（1）巖體的自身強(qiáng)度較弱，無(wú)法承受較大荷載（2）巖體內(nèi)部有較多裂隙，整體結(jié)構(gòu)較松散破碎（3）巖體賦存環(huán)境差1.2 軟弱圍巖的變形特征和力學(xué)機(jī)制由于隧道的開(kāi)挖屬于卸載作用，當(dāng)周邊巖土體受擾動(dòng)后，便會(huì)向外釋放能量，表圍巖向隧道內(nèi)部產(chǎn)生收斂形變，圍巖應(yīng)力經(jīng)過(guò)二次分布平衡[51]。隧道周邊會(huì)產(chǎn)生應(yīng)低的現(xiàn)象，拱頂上部荷載對(duì)隧道產(chǎn)生變形擠壓并伴隨著拱圈部位往下部傳遞，因此會(huì)產(chǎn)生豎直或是水平方向的形變位移。這種變形主要由三部分組成：1）隧道掌子面后方土體朝外方向擠壓，掌子面呈現(xiàn)鼓出狀態(tài)2）掌子面前方土體失去支撐作用，圍巖會(huì)向內(nèi)產(chǎn)生位移形變，表現(xiàn)為地表下沉3）隨著掌子面的持續(xù)推進(jìn)，其對(duì)周邊圍巖的空間約束作用逐步消失，隧道圍巖應(yīng)放產(chǎn)生變形，主要以拱頂沉降和洞身收斂為主，仰拱處可能發(fā)生隆起現(xiàn)象，此時(shí)需時(shí)進(jìn)行襯砌的施做，以防止隧道過(guò)度變形而導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。如下圖 2.1、2.2 所示：

（1）巖體的自身強(qiáng)度較弱，無(wú)法承受較大荷載（2）巖體內(nèi)部有較多裂隙，整體結(jié)構(gòu)較松散破碎（3）巖體賦存環(huán)境差1.2 軟弱圍巖的變形特征和力學(xué)機(jī)制由于隧道的開(kāi)挖屬于卸載作用，當(dāng)周邊巖土體受擾動(dòng)后，便會(huì)向外釋放能量，表圍巖向隧道內(nèi)部產(chǎn)生收斂形變，圍巖應(yīng)力經(jīng)過(guò)二次分布平衡[51]。隧道周邊會(huì)產(chǎn)生應(yīng)低的現(xiàn)象，拱頂上部荷載對(duì)隧道產(chǎn)生變形擠壓并伴隨著拱圈部位往下部傳遞，因此會(huì)產(chǎn)生豎直或是水平方向的形變位移。這種變形主要由三部分組成：1）隧道掌子面后方土體朝外方向擠壓，掌子面呈現(xiàn)鼓出狀態(tài)2）掌子面前方土體失去支撐作用，圍巖會(huì)向內(nèi)產(chǎn)生位移形變，表現(xiàn)為地表下沉3）隨著掌子面的持續(xù)推進(jìn)，其對(duì)周邊圍巖的空間約束作用逐步消失，隧道圍巖應(yīng)放產(chǎn)生變形，主要以拱頂沉降和洞身收斂為主，仰拱處可能發(fā)生隆起現(xiàn)象，此時(shí)需時(shí)進(jìn)行襯砌的施做，以防止隧道過(guò)度變形而導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。如下圖 2.1、2.2 所示：

弱圍巖隧道變形機(jī)理及二襯合理支護(hù)時(shí)機(jī)判別標(biāo)形特征，重點(diǎn)涵蓋下述幾點(diǎn)：形速度快成非常明顯的塑性變形，這是軟弱圍巖最位移一般較長(zhǎng)，而且通常情況下表現(xiàn)為初射混凝土脫落、鋼架發(fā)生扭曲等，在某些速度快具有相對(duì)較高的變形速率，并且延續(xù)時(shí)間。相關(guān)研究結(jié)果顯示，隧道在開(kāi)挖之后的發(fā)生改變，其很大程度上是軟弱圍巖蠕變，而且能夠在較短的時(shí)間中恢復(fù)穩(wěn)定；而突出，詳情如圖 2.3 所示，因此從這個(gè)層面十分巨大的影響。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2780200