隧道過溝谷地段的穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著西部大開發(fā)的蓬勃進(jìn)行，地下工程也隨之得到大規(guī)模的開發(fā)和建設(shè)，而由于巖土體地質(zhì)條件的特殊性、隨機(jī)性和復(fù)雜性，使得地下工程的設(shè)計(jì)、施工依然處于依靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和定性階段。由于西部地區(qū)特別是西南地區(qū)，起伏蜿蜒，溝壑縱橫，河谷深切，是典型的山地，地形條件極為復(fù)雜。在山區(qū)公路的建設(shè)過程中，為了縮短里程，保護(hù)環(huán)境節(jié)約土地，因此常常采用隧道方案。這樣山區(qū)越嶺隧道通過溝谷區(qū)域就成了無法避免的選擇。但是在復(fù)雜的工程地質(zhì)條件下，特別是在隧道穿越溝谷地段等特

2、殊地段時(shí)，由于隧道的開挖，隧道圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，同時(shí)隧道圍巖發(fā)生卸荷變形，當(dāng)隧道周邊收斂或拱頂下沉超過了其變形允許值，就會(huì)導(dǎo)致隧道的失穩(wěn)，溝谷也由于自身的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化可能會(huì)出現(xiàn)崩塌破壞等情況。因此，很有必要對隧道過溝谷地段的影響因素和圍巖變形破壞概率分析進(jìn)行專門研究。
　　本文主要針對隧道通過V型溝谷地段時(shí)考慮到溝谷地段所特有的特殊地質(zhì)情況，分別從有限元模型、隧道的施工和隧道圍巖的可靠度計(jì)算方面對此進(jìn)行了研究。<

3、br>　　在有限元模型方面，首先結(jié)合張家界陽龍公路梨子坪隧道土福界溝谷實(shí)例，對溝谷的類型及形成機(jī)理進(jìn)行研究，然后在此基礎(chǔ)上通過有限元軟件分析得到了V型溝谷地段應(yīng)力分布特征，最后提出了隧道過溝谷地段時(shí)可能產(chǎn)生的災(zāi)害現(xiàn)象。
　　其次，通過上述分析得到了隧道通過溝谷地段的影響因素，利用隧道拱頂?shù)南鲁亮康氖諗勘茸鳛樗淼绹鷰r的穩(wěn)定性判斷標(biāo)準(zhǔn)，然后通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理對各個(gè)影響因素進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并通過有限元計(jì)算軟件ANSYS對其進(jìn)行模擬試驗(yàn)，

4、再在此基礎(chǔ)上利用正交層次分析方法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析處理，得到了各個(gè)影響因素對隧道穿越溝谷地段圍巖穩(wěn)定性的影響權(quán)重。
　　在隧道施工方面，首先根據(jù)現(xiàn)有的注漿理論，分析了隧道過溝谷地段時(shí)，注漿的的深度、寬度以及注漿的效果對于隧道拱頂下沉的影響；然后介紹了現(xiàn)今常用的隧道開挖爆破方法的同時(shí)，結(jié)合張家界陽龍公路梨子坪隧道土福界溝谷段的支護(hù)情況，提出了將光面爆破與預(yù)裂爆破相結(jié)合的控制爆破方法，并進(jìn)行了相應(yīng)的爆破設(shè)計(jì)。再針對前面提出的可能的災(zāi)

5、害提出了相應(yīng)的加固措施。
　　在可靠度計(jì)算方面，首先基于圍巖-結(jié)構(gòu)模型并結(jié)合剪切滑移理論建立了溝谷地段下軟質(zhì)巖隧道襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定功能函數(shù)，然后通過引入Hammersly最佳一致點(diǎn)集來取代傳統(tǒng)蒙特卡洛法中的偽隨機(jī)數(shù)序列的方法，并結(jié)合重要抽樣方法研制了求解溝谷地段下軟質(zhì)地層隧道圍巖的變形破壞概率的擬蒙特卡洛分析方法，總結(jié)出了擬蒙特卡洛方法的計(jì)算步驟，并且編制了Matlab程序進(jìn)行計(jì)算。采用該方法分析計(jì)算了上述工程實(shí)例的圍巖變形破壞問題，