本文關(guān)鍵詞：深埋軟巖隧道大變形特征及支護措施探討

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【摘要】：本文以成武高速武都西深埋千枚化碳質(zhì)軟巖段隧道為工程依托,在收集地質(zhì)資料和對現(xiàn)場施工工法調(diào)查的基礎(chǔ)上,通過對圍巖收斂的監(jiān)控量測和支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測,結(jié)合前人研究經(jīng)驗,對武都西深埋軟巖隧道的圍巖應(yīng)力場和位移場進行總結(jié)分析,通過室內(nèi)試驗和理論分析探討了武都西隧道大變形的機制及影響因素,并用數(shù)值模擬對比分析了設(shè)計變更前后兩種支護方案的支護效果。具體主要研究內(nèi)容如下:(1)分析了武都西深埋千枚化碳質(zhì)軟巖隧道的變形特征以及支護結(jié)構(gòu)的受力特征。根據(jù)武都西隧道現(xiàn)場變形和監(jiān)測結(jié)果重點對比分析了:隧道周邊收斂量、周邊收斂速率、拱頂沉降量、拱頂沉降速率、圍巖與第一層初支間的壓力分布規(guī)律及每個測點處的壓力變化規(guī)律、第一層初支與第二層初支間的壓力分布規(guī)律及每個測點處的壓力變化規(guī)律、二襯支護結(jié)構(gòu)上壓力分布規(guī)律、對比分析三層支護結(jié)構(gòu)上受力特性、對比分析大變形段與非大變形段隧道拱頂沉降與周邊收斂曲線的區(qū)別、隧道收斂量與隧道施工時間的相關(guān)性、大變形段支護結(jié)構(gòu)閉合一段時間后的累計變形量等問題,著重分析了武都西隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)律與現(xiàn)有規(guī)范的適用程度、隧道周圍支護結(jié)構(gòu)壓力分布特征與傳統(tǒng)研究隧道之間的區(qū)別及不同支護結(jié)構(gòu)所發(fā)揮的作用。(2)結(jié)合室內(nèi)外試驗及地質(zhì)勘查資料,分析武都西隧道產(chǎn)生大變形破壞原因。首先按照材料力學理論,對武都西隧道進行了彈性分析、彈塑性分析、黏彈塑性分析,分析結(jié)果顯示武都西隧道在給定條件下會發(fā)生一定的收斂變形,但并不會出現(xiàn)隧道大變形以及塌方等事故,而在實際中卻出現(xiàn)了隧道塌方等事故,因此筆者利用巖體結(jié)構(gòu)力學分析方法,結(jié)合室內(nèi)電鏡試驗和現(xiàn)場實地調(diào)查,將隧道周邊巖體假定為與隧道斷面夾角為60°層狀巖體,在計算中將這種層狀巖體簡化為梁,按照梁的理論來進行分析,發(fā)現(xiàn)在原巖應(yīng)力條件下開挖隧道時梁的潰曲變形和滑移變形是非常容易發(fā)生,即按照層狀巖體理論進行隧道受力分析更符合現(xiàn)實中的情況,從而找出武都西隧道發(fā)生塌方等大變形現(xiàn)象的控制性因素。(3)武都西隧道變更設(shè)計前后兩種支護方案支護效果的評價。采用數(shù)值模擬方法討論了采用變更設(shè)計前的支護方案一時,隧道支護結(jié)構(gòu)受力變形特征及隧道圍巖變形特征;采用變更后的支護方案二時,支護結(jié)構(gòu)的收斂變形特征與圍巖變形特征。重點研究了變更后的支護方案二對于抑制層狀圍巖順層滑移的效果,及變更后的支護方案二支護結(jié)構(gòu)受力變形特征相對于支護方案一優(yōu)缺點,從而明確那種方案更適合應(yīng)用在武都西隧道大變形中。
【關(guān)鍵詞】：深埋公路隧道 千枚巖 現(xiàn)場測試 收斂變形 受力特征 高地應(yīng)力 層狀巖體 蠕變
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 軟巖流變特性及本構(gòu)模型的研究11-12
• 1.2.2 軟巖變形機理研究12-13
• 1.2.3 變形控制措施研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)受力特點研究14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 武都西隧道軟巖大變形特征分析16-39
• 2.1 工程概述16-17
• 2.2 現(xiàn)場監(jiān)控量測的實施與要求17-21
• 2.2.1 監(jiān)控量測的依據(jù)17
• 2.2.2 監(jiān)控內(nèi)容及方法17-18
• 2.2.3 監(jiān)控量測項目及方案18-20
• 2.2.4 測試段圍巖特征與結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)20-21
• 2.3 隧道支護結(jié)構(gòu)受力特征21-27
• 2.3.1 圍巖與初支間的壓力監(jiān)控量測結(jié)果分析21-24
• 2.3.2 二襯壓力監(jiān)控量測結(jié)果分析24-25
• 2.3.3 各層支護結(jié)構(gòu)分擔壓力分析25-27
• 2.4 隧道圍巖變形特征分析27-36
• 2.4.1 隧道整體變形分析27-32
• 2.4.2 周邊收斂監(jiān)測結(jié)果分析32-36
• 2.5 本章小結(jié)36-39
• 第三章 武都西隧道大變形機理分析39-66
• 3.1 大變形概述39-40
• 3.2 隧道大變形的影響因素40-45
• 3.2.1 巖體特性對圍巖大變形的影響40-41
• 3.2.2 地下水對圍巖變形的影響41
• 3.2.3 巖石材料特性對圍巖變形的影響41-43
• 3.2.4 地應(yīng)力場及支護強度對圍巖變形的影響43-44
• 3.2.5 施工方法對圍巖變形的影響44-45
• 3.3 圍巖大變形的力學機理分析45-64
• 3.3.1 彈性分析45-47
• 3.3.2 彈塑性分析47-49
• 3.3.3 黏彈塑性分析49-54
• 3.3.4 基于“板裂”結(jié)構(gòu)巖體的力學分析54-59
• 3.3.5 層狀巖層滑移破壞力學分析59-64
• 3.4 本章小結(jié)64-66
• 第四章 深埋軟巖大變形支護方案對比分析66-75
• 4.1 武都西隧道支護方案66-67
• 4.2 支護控制措施的數(shù)值模擬分析67-73
• 4.2.1 計算模型及參數(shù)67-69
• 4.2.2 不同支護方案時隧道及支護結(jié)構(gòu)受力變形特征模擬分析69-73
• 4.3 本章小節(jié)73-75
• 結(jié)論與建議75-78
• 結(jié)論75-77
• 建議77-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83

【參考文獻】

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本文編號：893536