浅埋软弱围岩小净距隧道施工技术与受力特征研究

论文摘要

本文以衡阳至炎陵高速公路中的小净距官冲隧道工程为依托,根据地质超前预报和数值仿真,并结合现场监测和无损检测,研究了浅埋软弱围岩小净距隧道受力特性和施工技术对策。主要研究内容如下:1.分析官冲隧道施工技术难点——中间岩柱加固、复杂地质条件下的爆破和浅埋软弱段的施工,研究确定了各自的工程技术对策。2.构建复杂地质条件下地质综合预报的方案,并应用于官冲隧道冲沟地段的地质预报中,探明了该段地层岩性分布及埋深情况,并给出了相应地施工处理建议。3.应用平面与空间数值计算方法,分别探讨了小净距隧道在Ⅳ级围岩深埋地段及Ⅴ级围岩冲沟地段的施工力学特性。4.根据现场监控量测结果,分析了隧道进口段、冲沟地段和出口段的地表沉降、洞内收敛、初期支护和二次衬砌间的压力、二次衬砌的内力特征,并就监测结果同数值模拟进行了比较。5.应用无损检测手段对官冲小净距隧道的锚杆和二次衬砌施工质量进行了无损检测,并对其检测效果进行了评价。目前官冲隧道工程已经竣工,表明本文提出的施工方法及工艺是合理的,并取得了显著的经济价值和社会效应,表明本文的研究成果可为其它类似工程提供重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 小净距隧道的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 第二章 官冲隧道工程概况
• 2.1 工程概述
• 2.2 隧道地质概况
• 2.2.1 地质构造
• 2.2.2 地层岩性
• 2.2.3 水文地质条件
• 2.2.4 围岩级别分段划分及工程特性
• 2.2.5 洞口边坡、仰坡稳定性评价
• 2.2.6 特殊地段的地质特征
• 2.3 隧道设计
• 2.3.1 设计标准
• 2.3.2 洞口段设计
• 2.3.3 一般地段结构设计
• 2.3.4 特殊地段结构设计
• 2.3.5 隧道施工工序图
• 2.3.6 隧道路面设计
• 2.3.7 隧道防排水设计
• 第三章 官冲隧道复杂特殊围岩地段施工对策研究
• 3.1 施工技术难点分析
• 3.1.1 中央岩柱的稳定及加固
• 3.1.2 复杂地质条件下的爆破控制
• 3.1.3 隧道通过软弱浅埋段的施工
• 3.2 小间距隧道中间岩柱加固措施
• 3.2.1 基本措施
• 3.2.2 现场使用措施
• 3.3 复杂围岩条件下的爆破控制
• 3.3.1 爆破器材
• 3.3.2 爆破设计
• 3.3.3 炮眼布置图
• 3.3.4 爆破作业施工顺序
• 3.3.5 爆破超欠挖控制
• 3.4 隧道通过软弱浅埋段的施工对策
• 3.4.1 洞口浅埋段进洞方案比选
• 3.4.2 浅埋段地表水处理
• 3.4.3 浅埋段开挖方法
• 3.4.4 浅埋段支护控制措施
• 3.5 本章小结
• 第四章 复杂地质条件小净距隧道地质超前预报技术研究
• 4.1 隧道综合地质预报概述
• 4.1.1 地质超前预报意义
• 4.1.2 地质超前预报内容
• 4.1.3 地质超前预报分类
• 4.2 隧道地质超前预报方案与原理
• 4.2.1 地质超前预报设备
• 4.2.2 地质超前预报方案
• 4.2.3 地质超前预报原理
• 4.3 官冲隧道地质超前预报应用实例
• 4.3.1 官冲隧道地质超前预报段的概况
• 4.3.2 官冲隧道地质超前预报结果
• 4.3.3 地质超前预报对官冲隧道施工的指导
• 4.4 本章小结
• 第五章 小间距隧道施工力学行为分析
• 5.1 MIDAS/GTS数值计算软件简介
• 5.2 模型的建立
• 5.2.1 单元类型
• 5.2.2 破坏准则
• 5.2.3 初始地应力场
• 5.2.4 边界条件
• 5.2.5 计算参数选取
• 5.2.6 计算工况划分
• 5.2.7 有限元模型
• 5.3 IV级围岩——两台阶法平面计算结果分析
• 5.3.1 地层沉降
• 5.3.2 拱顶下沉
• 5.3.3 喷射混凝土
• 5.3.4 锚杆轴力
• 5.3.5 二次衬砌
• 5.3.6 中间岩柱
• 5.4 V级围岩——留核心土法二维计算结果分析
• 5.4.1 地层及地表沉降
• 5.4.2 拱顶下沉
• 5.4.3 喷射混凝土
• 5.4.4 锚杆轴力
• 5.4.5 二次衬砌
• 5.4.6 中间岩柱
• 5.5 V级围岩——留核心土法三维计算结果分析
• 5.5.1 围岩位移分析
• 5.5.2 围岩应力分析
• 5.5.3 初期支护
• 5.5.4 二次衬砌
• 5.6 本章小结
• 第六章 小净距隧道现场监控量测技术
• 6.1 隧道监控量测方案
• 6.2 监控量测的信息反馈
• 6.2.1 信息反馈途径
• 6.2.2 反馈信息作用
• 6.3 隧道地表沉降监控量测数据分析
• 6.3.1 隧道进口地表沉降监测
• 6.3.2 隧道出口地表沉降监测
• 6.3.3 冲沟地表沉降监测
• 6.4 洞内收敛量测
• 6.4.1 进出口及冲沟右线周边收敛
• 6.4.2 极破碎微风化板岩段周边收敛
• 6.4.3 冲沟左线周边收敛
• 6.5 二次衬砌受力分析
• 6.5.1 初期支护与二次衬砌间接触压力监测及结果分析
• 6.5.2 二次衬砌混凝土受力监测及结果分析
• 6.6 监测数据同数值结果的对比
• 6.7 本章小结
• 第七章 小净距隧道施工质量的无损检测
• 7.1 概述
• 7.2 锚杆质量无损检测
• 7.2.1 锚杆质量无损检测的必要性
• 7.2.2 锚杆质量无损检测的仪器
• 7.2.3 锚杆质量无损检测的原理
• 7.2.4 锚杆质量无损检测的流程
• 7.3 二次衬砌质量无损检测
• 7.3.1 二次衬砌质量无损检测的必要性
• 7.3.2 二次衬砌质量无损检测的仪器
• 7.3.3 二次衬砌质量无损检测的原理
• 7.3.4 二次衬砌质量无损检测的流程
• 7.4 隧道质量无损检测实例
• 7.4.1 锚杆质量无损检测
• 7.4.2 二次衬砌质量无损检测
• 7.5 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 近一步研究工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文及科研情况
• 一、发表的论文
• 二、参加的主要科研项目和工程项目