【碩士】斑竹林隧道軟弱圍巖變形特征與控制措施研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：防災(zāi)減災(zāi)工程及防護工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：重慶交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　近年來，我國建設(shè)了大量鐵路、公路隧道。在修建過程中當(dāng)隧道位于軟弱、破碎段時，隧道圍巖具有穩(wěn)定性差、形變復(fù)雜等特點，常形成軟弱圍巖大變形、流變等地質(zhì)災(zāi)害，往往成為整條隧道的薄弱環(huán)節(jié)和難題。因此，對軟弱圍巖變形特征及其控制措施研究是目前急需解決的問題?！　榇?，作者以斑竹林隧道軟弱圍巖洞段為研究對象，依據(jù)隧道施工監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，分析和總結(jié)了軟弱圍巖變形特征，并運用彈塑性有限元法分別對軟弱圍巖隧道不同開挖方式及施工過程中圍巖、支護結(jié)構(gòu)力學(xué)效應(yīng)進行數(shù)值模擬研究，總結(jié)和論證了軟弱圍巖隧道支護措施和方法，主要研究成果有：　　(1)對斑竹林隧道施工過程中現(xiàn)場監(jiān)測資料進行分析，重點研究了隧道典型斷面的圍巖變形一時間變化曲線、圍巖變形一空間變化曲線的特點及規(guī)律，對圍巖變形時間效應(yīng)和空間效應(yīng)進行分析，得出斑竹林隧道軟弱圍巖變形特征有：隧道拱頂沉降變形量比周邊水平收斂值大。軟弱圍巖大變形段表現(xiàn)為變形量大，拱頂偏壓，圍巖受到剪脹擠出，造成支護結(jié)構(gòu)嚴重破損：Ⅳ級、V級圍巖一般在埋設(shè)測點后經(jīng)歷一個月后趨于穩(wěn)定，而大變形段可達數(shù)月之久；各斷面圍巖變形一時間變化曲線主要有拋物線型和似階梯形兩種變化型式；各斷面圍巖變形一空間變化曲線則主要表現(xiàn)為拋物線型和“廠"型，斑竹林隧道圍巖變形空間效應(yīng)顯著。　　(2)對隧道軟弱圍巖洞口淺埋段的全斷面法和臺階法以及單側(cè)壁導(dǎo)坑法的開挖施工過程進行數(shù)值模擬研究，計算出三種開挖方式下每一開挖步后的圍巖位移場、應(yīng)力場和錨桿軸力和噴射混凝土層應(yīng)力變化情況，對計算結(jié)果進行了詳細分析，比較三種施工方法的優(yōu)劣，結(jié)合實際和經(jīng)濟性考慮，得出斑竹林隧道軟弱圍巖洞口淺埋段開挖方式采用臺階法比較科學(xué)、合理。　　根據(jù)斑竹林隧道軟弱圍巖施工三維數(shù)值模擬計算結(jié)果分析表明圍巖變位比較顯著的區(qū)域為距隧道開挖輪廓線0．5倍洞徑范圍內(nèi)，隧道淺表圍巖位移是施工中位移控制的重點；臺階法施工中拱腳處常產(chǎn)生應(yīng)力集中，所以在實際施工中應(yīng)注意加強拱底部位的支護，盡早閉合仰拱，以分擔(dān)拱腳處的承受的荷載；當(dāng)隧道開挖完畢后，大部分錨桿受力較小，而噴射混凝土層基本全部受到受壓，最大壓應(yīng)力產(chǎn)生在邊墻項部，實際施工中常表現(xiàn)為該部位產(chǎn)生縱向裂縫，開裂、剝落，對此應(yīng)及時采取補噴混凝土等措施，并加強監(jiān)控量測，控制該部位受力狀態(tài)的惡化?！　】傮w看，支護結(jié)構(gòu)處于正常工作狀態(tài)?！　?)通過對不同圍巖隧道支護方法的比較研究，結(jié)合各種支護措施的作用機理，從保護和加固圍巖角度出發(fā)，總結(jié)和論證了斑竹林隧道軟弱圍巖大變形控制對策和支護措施，認為就當(dāng)前支護理論的發(fā)展和施工工藝水平看，無論對于一般軟弱圍巖還是對于特殊地質(zhì)圍巖，其支護措施應(yīng)以錨注支護為中心，通過結(jié)合其它輔助支護措施，如采用可縮性型鋼拱架、可縮錨桿和鋼纖維混凝土等措施，從而達到控制各種類型軟弱圍巖變形的目的?！　?

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