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随着中国经济发展,公路交通事业也蓬勃发展,越来越多的隧道出现在山区公路设计建设中,浅埋隧道也越来越多且山区公路隧道的洞口段多为浅埋段,其围岩风化严重、岩质破碎,隧道开挖引起的岩层变形较大,易发生坍塌等安全事故。隧道爆破开挖引起的震动过大还会影响洞口段围岩及临近建构筑物的安全稳定,因此研究浅埋隧道变形与爆破震动规律具有非常重要的意义。 论文以110辅路应急线工程衮天沟隧道为研究对象,将隧道施工监控量测与数值分析两种研究方法相结合进行研究。论文首先对隧道施工监控量测展开研究,分析影响监测数据准确性的主要原因,研究隧道施工监测信息化的新技术。 论文在阐述浅埋隧道判定标准的基础上,判定衮天沟隧道为典型浅埋隧道。基于隧道围岩变形机制、空间效应和时间效应,总结隧道围岩变形的一般规律。确定监测项目和监测频率,对衮天沟隧道周边收敛、拱顶沉降和地表沉降数据进行现场监测,掌握衮天沟隧道上下台阶法施工变形规律,提出了影响浅埋隧道围岩变形的主要因素。 论文采用有限元分析软件MIDAS/GTS对目标断面进行数值模拟,建立合适的模型和施工步骤,确定围岩和支护的力学参数,得到目标断面的变形规律和支护结构的内力分布图。建立隧道三维模型,得到三维空间的岩层围岩变形一般规律。比较数值模拟和监控量测的特点、优势和不足,将监测结果和数值模拟结果进行对比分析。 论文基于爆破破岩机理及地震波的基本理论,确定隧道工程爆破设计整体方案和Ⅳ、Ⅴ级围岩1m、1.5m和2m掘进循环进尺的爆破设计参数;总结分析隧道爆破典型振动波形、频谱特性以及隧道上方地表沿纵向和横向的振动分布规律;通过对爆破开挖进行震动监测,得到隧道套拱沿横向的振动规律;采用回归分析的方法,得到衮天沟隧道南侧地表峰值振速、爆心距与药量之间的关系公式,从而研究地表震动特性及地震波传播规律,最后提出了浅埋隧道爆破控制技术。