高地应力软岩隧道超前导洞法施工围岩变形预释放规律研究

论文摘要

高地应力软岩隧道大变形在兰渝铁路尤为突出,给隧道支护参数的确定和工程施工造成了很大的困难。本文以在建兰渝铁路毛羽山隧道高地应力软岩大变形超前导洞释放技术现场试验为依托,结合数值模拟及理论分析,研究了围岩大变形产生机理、挤压性围岩大变形破坏机理、超前导洞释放作用机理及效果、大变形的主控因素以及防治措施等,主要结论如下:（1）在广泛调研国内外有关高地应力软岩大变形隧道的研究资料的基础上,阐述了高地应力、软岩、设计理论和施工技术等方面的发展历史及研究现状。（2）基于高地应力软岩隧道大变形的基本特征,研究了大变形的形成和发展过程,分析了大变形产生机理、挤压性围岩大变形破坏机理及超前导洞释放作用机理。（3）利用现场导洞和正洞变形监测数据,分析了施工过程中隧道围岩的动态演化过程和格栅钢架、U29可缩型钢以及I20b型钢钢架对应的支护形式对控制围岩变形的差异。并对声波法、多点位移计及地质雷达对施工过程中隧道围岩松动范围的测试结果进行了对比分析。（4）引入释放率和视在释放率两个工程名词来量化超前导洞法相对于直接开挖正洞法的隧道周边围岩变形的预释放效果。利用有限差分软件flac3d对超前导洞采用不同尺寸、位置以及施工工法等工况进行了数值模拟,并与现场实测数据进行了对比分析,给出了具有较好综合释放效果的合理参数组合。（5）对在建兰渝铁路毛羽山、木寨岭及大战沟斜井等隧道监测数据进行了大样本分析,研究了影响大变形的因素,提出了控制大变形的工程支护措施与施工工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 发展历史
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 地应力分级与测试研究现状
• 1.2.2 软岩研究现状
• 1.2.3 设计理论研究现状
• 1.2.4 施工技术研究现状
• 1.3 研究目的及意义
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 选题背景及研究内容
• 1.4.1 选题背景
• 1.4.2 研究内容
• 1.5 研究方法与技术路线
• 1.5.1 研究方法
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 高地应力软岩隧道超前导洞释放机理分析
• 2.1 大变形产生机理分析
• 2.2 挤压性围岩大变形破坏机理分析
• 2.3 超前导洞释放法作用机理分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 毛羽山隧道超前导洞释放现场试验研究
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 地质概况
• 3.1.2 地应力概况
• 3.2 支护参数及施工工法
• 3.2.1 导洞支护参数与施工方法
• 3.2.2 正洞支护参数及施工方法
• 3.3 现场试验监测数据分析
• 3.3.1 变形监测
• 3.3.2 围岩松动范围测试
• 3.4 本章小结
• 第四章 超前导洞释放法数值模拟研究
• 4.1 数值模拟软件简介
• 4.2 计算模型及参数
• 4.3 不同工况条件下的计算分析
• 4.3.1 导洞不同宽度
• 4.3.2 导洞不同高度
• 4.3.3 导洞不同位置
• 4.3.4 不同台阶法
• 4.3.5 单双导洞法
• 4.3.6 围岩加固法
• 4.4 数值模拟与现场量测对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 高地应力软岩隧道大变形影响因素及防治措施研究
• 5.1 高地应力软岩隧道大变形影响因素研究
• 5.2 高地应力软岩隧道大变形防治措施研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论及建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要