学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

散体围岩浅埋隧道的开挖与支护技术研究

作　者: 唐辉湘
导　师: 韦秉旭；李和平
学　校: 长沙理工大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 散体围岩核心土掌子面小导管注浆数值分析
分类号: U455.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 76次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

大量隧道实践表明,在隧道断层破碎带及其影响带、浅埋段的构造运动强烈带及强风化带、隧道上方堆积体段及松散砂土体段等位置,隧道开挖后,围岩松动脱落,在短时间内产生大量塑性变形,极易以散体破坏形式发生片帮、掌子面失稳、拱顶坍塌等工程灾害。但是,就现有研究而言,还不能对松散破碎围岩区隧道施工过程的力学行为做出完全合理的解释。因此,有必要对这类隧道的开挖与支护过程进行模拟,分析其对围岩稳定性的影响,并用来指导施工。本文结合吉怀高速公路杜夜隧道工程K34+200～K34+250段,对浅埋段散体围岩在施工过程中的变形及力学行为进行相关分析研究,为该类隧道的设计施工提供一定的理论借鉴。主要的研究工作及结论如下:(1)介绍散体围岩的概念及特点,对散体围岩隧道的破坏形式与稳定性特点进行分析,总结隧道常用施工方法与特点,并分析了围岩与支护结构的相互作用机理。(2)进行了小导管注浆模型实验,研究结果表明小导管注浆支护可以显著改善散体围岩的力学性能,提高围岩的自承能力,减少围岩拱顶沉降变形。(3)采用岩体工程软件FLAC3D对不同开挖及支护过程进行数值仿真模拟,研究不同施工方法对散体围岩的稳定性影响。通过对数值结果的分析可知,大断面法开挖散体隧道,对围岩扰动很大,不利于围岩稳定,特别是掌子面会发生较大内空位移,拱顶及地表下沉不易控制;采用小断面分部法开挖时,围岩相对较稳定,拱顶及地表下沉小,但支护结构承担的围岩变形压力增加,且施工工艺繁琐,进度慢,工程造价高;采用正台阶预留核心土法开挖时,可以减少对围岩的扰动,特别是在核心土作用下,掌子面的受力状态显著改善,掌子面围岩的内空位移得到有效控制,减少了拱顶及地表下沉,围岩稳定性提高。就支护措施而言,由于散体围岩稳定性极差,如不进行超前支护,被开挖围岩在初期支护施做或发挥效力之前,就已经产生大面积塑性屈服,导致围岩拱顶及周边收敛过大或整体失稳破坏;采用超前支护后,散体围岩的力学性能显著改善,岩体强度增大,围岩整体稳定性提高。同时,在超前支护作用范围内,形成了一个结构稳定具有一定抗压作用的承载拱,有效提高了散体围岩的自承载能力和稳定性。(4)对隧道实验段开挖监测结果分析后发现,采用正台阶预留核心土法开挖时,拱顶下沉量小,而超短台阶法开挖时,拱顶下沉量较大。但由于核心土长度限制,洞内水平收敛比超短台阶法开挖时大,与数值模拟结果相符。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 论文研究的工程背景及意义  9-10
  1.2 散体围岩的概念  10
  1.3 围岩压力理论与散体围岩隧道施工技术的发展现状  10-13
  1.4 本文的研究方法及主要内容  13-14
第二章散体围岩隧道的特点与稳定性分析  14-31
  2.1 散体围岩的形成条件及工程特性  14-15
  2.2 散体围岩隧道的稳定性分析  15-19
  2.3 散体围岩应力重分布与围岩压力计算  19-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章散体围岩隧道施工技术分析  31-49
  3.1 工程概况  31-34
  3.2 公路隧道开挖方法对比与分析  34-42
  3.3 隧道支护方法分析  42-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章小导管注浆模型实验及效果分析  49-56
  4.1 小导管注浆的作用机理  49-51
  4.2 小导管注浆模型实验方案设计  51-53
  4.3 实验效果分析  53-56
第五章散体围岩隧道施工技术的数值分析及开挖实验  56-123
  5.1 数值分析的特点  56
  5.2 FLAC3D 介绍  56
  5.3 本构模型与屈服准则选择  56-58
  5.4 隧道开挖方法对散体围岩稳定性影响的数值分析  58-99
  5.5 隧道支护方式对散体围岩稳定性影响的数值分析  99-118
  5.6 开挖实验监测结果及分析  118-121
  5.7 本章小结  121-123
结论与展望  123-125
参考文献  125-128
致谢  128-129
附录  129-130
文献综述  130-139
  参考文献  136-139
中英文长摘  139-147

散体围岩浅埋隧道的开挖与支护技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文