【摘要】：眾多的隧道工程實踐證明,在開挖過程中常有超欠挖產(chǎn)生,尤其是在采用鉆爆法開挖的隧道中此類現(xiàn)象最為嚴重。超欠挖會改變圍巖應(yīng)力狀態(tài),造成應(yīng)力集中,改變塑性區(qū)分布。并且超欠挖會導(dǎo)致圍巖輪廓界線變得極不規(guī)則,使得噴射混凝土層厚度不均勻,致使支護結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)發(fā)生變異,進而甚至會影響支護結(jié)構(gòu)的承載能力。本文依托閩浙交界某公路隧道,充分考慮超欠挖狀態(tài)下圍巖表面的不平整性,從理論分析與數(shù)值模擬兩方面開展研究,分析超欠挖狀態(tài)下支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和超挖對圍巖穩(wěn)定性的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)總結(jié)了四種測量隧道輪廓界線和超欠挖數(shù)據(jù)的方法,并基于激光斷面儀測量得到的超欠挖數(shù)據(jù),使用小波分析方法研究了超欠挖斷面輪廓界線的分形特征。研究表明超欠挖斷面輪廓界線具有很強的分形特征和自相似性;并且隨著圍巖級別變大,超欠挖斷面輪廓界線的分形維數(shù)也逐漸增大。(2)超欠挖會導(dǎo)致圍巖表面不規(guī)則,簡化這些不平整形狀,從而提煉出基本超欠挖形狀,依據(jù)噴射混凝土的覆蓋厚度將超欠挖后的圍巖表面輪廓分為三類:未完全填充、底部填充和完全填充;利用彈性厚壁圓筒理論,研究了三類圍巖表面輪廓下支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性,并基于并聯(lián)體系穩(wěn)定性原則推導(dǎo)了錨噴支護和“鋼格柵+噴射混凝土”聯(lián)合支護的剛度和最大支護力等力學(xué)參數(shù)。(3)基于收斂約束法開展了超欠挖狀態(tài)下圍巖與支護結(jié)構(gòu)的相互作用研究,結(jié)果表明錨桿的剛度與最大支護壓力對組合支護系統(tǒng)的剛度和最大支護壓力的影響相對較小,初期支護的剛度和最大支護壓力主要取決于噴射混凝土的支護剛度和最大支護壓力值;考慮隧道超欠挖的工況下支護系統(tǒng)達到平衡時的支護抗力和最大支護壓力均比不考慮超欠挖的工況小,說明超欠挖會降低支護結(jié)構(gòu)的承載能力。(4)采用FLAC3D數(shù)值分析軟件,分析超挖深度、范圍和分布位置等不同因素對圍巖穩(wěn)定的影響。結(jié)果表明,Ⅳ級圍巖條件下,在同一超挖分布部位,隨著超挖深度的增加和范圍的擴大,超挖對圍巖穩(wěn)定性的影響也逐漸增大;超挖特征值影響系數(shù)均小于1.1,表明小范圍、淺深度的超挖對圍巖穩(wěn)定的影響程度有限;同等程度的超挖,圍巖級別越高,對圍巖穩(wěn)定的影響越大;Ⅲ、Ⅳ級圍巖條件下,同等程度的超挖發(fā)生在拱頂時最為嚴重,而V級圍巖條件下,同等程度的超挖發(fā)生在拱肩時最為嚴重。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U451
【圖文】：

邐在建邐規(guī)劃逡逑圖１－２截止２０１６年底我國鐵路隧道相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋ｒａｉｌｗａｙ邋ｔｕｎｎｅｌｓ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｂｙ邋ｔｈｅ邋ｅｎｄ邋ｏｆ邋２０１６逡逑隨著隧道等地下工程的大量修建，由于隧道支護失效等原因造成的安全事故逡逑時常見諸報端。例如２０１２年１０月１０日，廣西德保百靖高速公路１０標段多賢隧逡逑道發(fā)生塌方，事故造成６人死亡；２０１４年５月２１日，貴州惠羅高速公路邊陽隧逡逑道發(fā)生塌方，造成１人死亡、４人受傷；２０１６年９月１３日，貴州畢節(jié)在建的織逡逑普高速隧道發(fā)生坍塌事故，７人遇難。部分事故現(xiàn)場如圖１－３所示。有學(xué)者表示，逡逑在已經(jīng)施做初期支護的隧道里程段發(fā)生塌方事故，其危險往往超過掌子面塌方［５］。逡逑Ｍｍ邋｜逡逑圖１－３隧道事故現(xiàn)場逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｕｎｎｅｌ邋ａｃｃｉｄｅｎｔ邋ｓｃｅｎｅｓ逡逑不考慮人為因素和施工質(zhì)量等原因，隧道支護結(jié)構(gòu)失效乃至垮塌一定程度上逡逑是隧道的超欠挖引起支護結(jié)構(gòu)形態(tài)變異造成的。隧道的超欠挖現(xiàn)象廣泛存在于各逡逑種類型的隧道中

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑３）依托閩浙交界的某高速公路隧道，基于收斂約束法，開展超欠挖狀態(tài)下逡逑錨噴支護和“噴射混凝土＋鋼格柵”聯(lián)合支護等不同支護結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用逡逑研宄；在不同支護條件下，分析超欠挖工況和標準工況兩種工況對圍巖穩(wěn)定的影逡逑響，并對不同支護組分的承載能力開展研宄。逡逑４）基于有限差分數(shù)值分析軟件ＦＬＡＣ３Ｄ，建立數(shù)值分析模型，選擇超欠挖逡逑規(guī)模和分布位置等影響參數(shù)，確定模擬工況，模擬不同工況條件下超挖對圍巖穩(wěn)逡逑定的影響；改變圍巖級別和超挖分布位置，研宄各級別圍巖下超挖的最不利分布逡逑位置。逡逑１．５研究思路及技術(shù)路線逡逑本文的研宄思路及研宄技術(shù)路線圖如下所示：逡逑

，規(guī)模和分布位置等影響參數(shù)，確定模擬工況，模擬不同工況條件下超挖對圍巖穩(wěn)逡逑定的影響；改變圍巖級別和超挖分布位置，研宄各級別圍巖下超挖的最不利分布逡逑位置。逡逑１．５研究思路及技術(shù)路線逡逑本文的研宄思路及研宄技術(shù)路線圖如下所示：逡逑｜邋；邋sEＳＳＥ邐Ｓ煉力學(xué)模型邐力栜性邋ｊ邋｜逡逑ｒ－ｐ邋邐邋ｉ邋Ｌ－邐邐邐Ｔ－……邋邐—１Ｓ邐—邋Ｉ逡逑Ｓ邐Ｉ邐奴值榷擬邋ｊ逡逑Ｉ邐，：逡逑圖１－４研宄思路逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｉｄｅａｓ逡逑超欠挖狀態(tài)下ＳＳ道支護結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究及圍巖穩(wěn)定性分析逡逑

【參考文獻】

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1 馬建;孫守增;趙文義;王磊;馬勇;劉輝;張偉偉;陳紅燕;陳磊;魏雅雯;葉飛;;中國隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述·2015[J];中國公路學(xué)報;2015年05期

2 Mohammadi Mohammad;Hossaini Mohammad Farouq;Mirzapour Bahman;Hajiantilaki Nabiollah;;Use of fuzzy set theory for minimizing overbreak in underground blasting operations——A case study of Alborz Tunnel,Iran[J];International Journal of Mining Science and Technology;2015年03期

3 洪開榮;;我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];隧道建設(shè);2015年02期

4 袁樹成;;甘河隧道水平巖層超欠挖爆破控制技術(shù)[J];鐵道建筑;2014年12期

5 耿曉杰;吳順川;高永濤;劉芳標;;基于多因素評價的隧道圍巖質(zhì)量與超欠挖關(guān)系[J];巖土力學(xué);2014年11期

6 蘇永華;劉少峰;王凱旋;梁斌;;基于收斂 約束原理的地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析[J];巖土工程學(xué)報;2014年11期

7 常偉;;水平泥巖砂巖互層隧道超欠挖控制技術(shù)[J];國防交通工程與技術(shù);2014年02期

8 童幺華;李兵;張學(xué)民;;板巖隧道光面爆破現(xiàn)場試驗及推廣應(yīng)用[J];公路工程;2013年06期

9 余科;;芻議公路隧道超欠挖產(chǎn)生的原因及控制措施[J];科學(xué)之友;2013年10期

10 鄧聲君;陸曉敏;黃曉陽;;地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法簡述[J];地質(zhì)與勘探;2013年03期

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1 駱帥伶;蔣美蓉;金豐年;;地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法探討[A];全國地下工程超前地質(zhì)預(yù)報與災(zāi)害治理學(xué)術(shù)及技術(shù)研討會論文集（Ⅲ）[C];2009年

2 王明年;何林生;;隧道超欠挖的統(tǒng)計規(guī)律及對圍巖穩(wěn)定性的影響[A];中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程學(xué)會第九屆年會論文集[C];1996年

3 李寧;張志強;張平;;地下洞室設(shè)計新理念與仿真分析方法[A];第八次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2004年

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1 魯文斌;隧道超欠挖異形結(jié)構(gòu)圍巖壓力在線監(jiān)測與評價技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2013年

2 唐雄俊;隧道收斂約束法的理論研究與應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2009年

3 孫少銳;裂隙巖體地下洞室超欠挖預(yù)測及評價研究[D];河海大學(xué);2004年

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2 馬云峰;超挖對地下洞室圍巖穩(wěn)定性及支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響研究[D];西安理工大學(xué);2009年

本文編號：2788297