【摘 要】
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修建山岭隧道穿越冲沟时,由于存在围岩破碎、隧道浅埋、地层不均匀、偏压等不利因素,使得隧道开挖后经常会发生隧道塌方、掌子面滑塌、大变形等安全事故,甚至会致使地表发生塌陷等破坏,从而对施工人员安全造成威胁、影响施工进度。冲沟作为一种不良地质的存在,对隧道开挖会产生不利的影响。本文以王官河隧道为研究背景,结合不良地质段实际情况,对不良地质段隧道围岩稳定性及不同处置措施下隧道的稳定性进行了数值模拟研究,进
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修建山岭隧道穿越冲沟时,由于存在围岩破碎、隧道浅埋、地层不均匀、偏压等不利因素,使得隧道开挖后经常会发生隧道塌方、掌子面滑塌、大变形等安全事故,甚至会致使地表发生塌陷等破坏,从而对施工人员安全造成威胁、影响施工进度。冲沟作为一种不良地质的存在,对隧道开挖会产生不利的影响。本文以王官河隧道为研究背景,结合不良地质段实际情况,对不良地质段隧道围岩稳定性及不同处置措施下隧道的稳定性进行了数值模拟研究,进一步对不同方案进行优化分析并应用于实际工程,通过现场监控量测数据的,验证不良地质段施工方案的合理性。主要研究内容如下:(1)结合王官河隧道设计勘察原有资料,对隧道不良地质段围岩采用地质雷达短距离超前地质预报、TSP法中距离预报等相结合的综合地质预报体系,分析并确定了不良地质段围岩的状况。(2)对隧道工程围岩的力学特性、隧道围岩的变形机制与控制措施进行了分析,结合浅埋破碎岩体中隧道支护结构的理论分析及相关支护原理,建立了隧道施工的支护体系,以确定隧道在不良地质段的处置措施。(3)基于王官河隧道冲沟段不良地质的现场实际情况,采用理论分析和数值模拟研究地表冲沟对隧道围岩稳定性的影响,通过理论分析表明隧道穿越不良地质段时地质条件差,开挖扰动后易引起塌方,对隧道围岩的稳定不利;利用MIDAS/GTS NX建立三维数值分析模型,通过对不良地质段围岩位移、应力及塑性区等分布特征的分析,揭示了冲沟存在下不同埋深对围岩变形的影响规律。结果表明冲沟的存在加剧了围岩的失稳。(4)针对王官河隧道不良地质段地形地质条件,对可采取的超前小导管、管棚法、地表注浆等三种注浆加固方案其支护机理及布置进行详细地阐述,运用有限元软件,对三种处置措施下隧道围岩的稳定性进行研究及优化分析。结果表明有注浆加固工况下,提高了围岩的稳定性,塑性区范围得到了缩减,且采用超前小导管超前支护,操作简单,成本较低,支护效果也能满足设计要求。(5)对王官河隧道不良地质段现场探查,根据模拟及统计结果,同时对现场监控量测反馈的信息数据回归分析,以实际监测的方法来验证处置措施。通过对数值模拟值和实际监测值对比分析,验证表明是比较吻合的。
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