某高速公路淺埋偏壓隧道變形機理和偏壓控制措施研究.pdf

1、西安理工大學碩士學位論文 分類號 UDC 密 級 學 號 1108140715 碩士學位論文 碩士學位論文 某高速公路淺埋偏壓隧道變形機理和偏壓控制措施研究 某高速公路淺埋偏壓隧道變形機理和偏壓控制措施研究 槐波 槐波 學 科 名 稱： 稱： 巖土工程 巖土工程 學 科 門 類： 類： 工 學 指 導 教 師： 師： 丁衛(wèi)華 丁衛(wèi)華 副教授 副教授 申 請 日 期： 期： 20

2、14 年 3 月 摘要 I 論文題目：某高速公路淺埋偏壓隧道變形機理和偏壓控制措施研究 論文題目：某高速公路淺埋偏壓隧道變形機理和偏壓控制措施研究 學科專業(yè)：巖土工程 學科專業(yè)：巖土工程 研 究 生：槐波 生：槐波 簽 名： 名： 指導教師：丁衛(wèi)華 指導教師：丁衛(wèi)華 副教授 副教授 簽 名： 名： 摘 要 在公路隧道選線時，隧道經(jīng)常穿越節(jié)理發(fā)育、軟硬交錯或傾斜產(chǎn)狀巖層，由于地質、地形、施工因素容易出現(xiàn)偏

3、壓現(xiàn)象，由此引發(fā)襯砌開裂、變形、塌方、隧道不均勻沉降等事故。淺埋偏壓隧道地質及力學性質復雜，分析淺埋偏壓隧道的影響因素具有很大不確定性。本文以某高速公路獅子坪隧道為例，從地質角度定性分析該隧道偏壓機理，采用數(shù)值模擬方法定量分析偏壓影響因素，提出本隧道偏壓控制技術方案的建議，對該地區(qū)類似偏壓隧道處置具有重要的參考價值。(1) 隧址區(qū)屬秦嶺余脈之伏牛山區(qū)，經(jīng)歷多次構造運動，形成 V 型谷。隧道上覆殘坡積土， 主要分布在坡腳和隧道進出口等處

4、， 下伏基巖為英安巖。 裂隙較發(fā)育，巖體完整性較差。隧址區(qū)地表溝谷發(fā)育，地下水主要分布于巖層裂隙中，匯集形成地下含水體。 (2) 獅子坪隧道偏壓現(xiàn)象表現(xiàn)為：隧道右上方初襯開裂，鋼拱架嚴重變形，拱頂及拱腰均出現(xiàn)點滴或滲水狀態(tài)?，F(xiàn)場分析可能產(chǎn)生偏壓的因素有：地形偏壓，圍巖節(jié)理發(fā)育、巖體破碎引起地質偏壓，圍巖一邊地下水發(fā)育，另一邊不發(fā)育，也可能加劇偏壓現(xiàn)象。 （3） 為了確定主要偏壓影響因素， 判斷該因素對偏壓的敏感性， 并且將其定量化，建

5、立了隧洞平面有限元模型。采用彈塑性本構關系，摩爾庫倫破壞準則。節(jié)理傾角以均一坡度考慮，圍巖等級則以參數(shù)（彈性模量、泊松比、重度、粘聚力、計算摩擦角）反映圍巖力學性質的影響。 (4) 采用 Flac3d 對傾角、埋深、隧道開挖步序三方面影響因素進行分析。通過選取典型值分析不同工況下對偏壓的影響。傾角選取 0°、5°、10°、20°、25°五種角度分析對初期支護、二次襯砌的影響，埋深選取

6、10m、20m、30m、40m、50m五種埋深分析對初期支護、二次襯砌的影響。針對本隧道采用的 CD 施工法將掌子面分為四塊，分別進行計算，分析支護等結構受力和變形。 (5) 通過分析發(fā)現(xiàn)本隧道傾角造成的偏壓沒有階梯式增加，影響有限，屬于由埋深及圍巖較差引起的淺埋偏壓隧道。 推薦的偏壓控制措施：初期支護應在開挖后及時封閉。調整初期支護施作順序：初噴混凝土- 施作錨桿- 掛鋼筋網(wǎng)- 架設鋼架，施作下一循環(huán)。 關鍵字：淺埋偏壓隧道；數(shù)值模