倾斜地表条件下隧道开挖面稳定与地表塌陷控制研究

倾斜地表条件下隧道开挖面稳定与地表塌陷控制研究

论文摘要

在山岭隧道施工中,由于洞口段围岩条件差,常以土质围岩和全风化围岩为主,并伴随着山体的纵向推力和偏压作用,使得隧道洞口段开挖面坍塌冒顶事故常有发生。因而,洞口段施工是隧道施工中的重点难点地段。本文针对隧道洞口段的工程地质特点,在详细的现场调查和文献查阅的基础上,对隧道洞口段开挖面失稳特征进行了数值模拟研究,并针对维持洞口段开挖面稳定而提出相应的超前预加固措施。主要研究内容如下:(1)详细分析了河源洞、狮子垄隧道开挖面坍塌的工程案例,介绍了坍塌的经过,坍塌的形态特征,并分析了坍塌发生的原因,然后通过文献查阅和现场实际调查,总结了部分隧道洞口段开挖面发生坍塌的工程实例,总结得出洞口段隧道开挖面失稳规律;(2)通过FLAC3D有限差分程序,针对不同工况下隧道洞口段开挖面失稳情况进行模拟计算,研究开挖面失稳引起的相应的地表沉降、开挖面位移、塑性区分布、开挖面附近围岩应力重分布等规律,得出隧道洞口段开挖面失稳的形态特征;(3)提出维持开挖面稳定的超前预加固措施,利用数值计算方法评价其预加固效果,对比分析得出维持开挖面稳定的合理的预加固措施。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 选题的背景与意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 理论研究方法
  • 1.2.2 模型试验方法
  • 1.2.3 数值模拟方法
  • 1.2.4 存在的问题与不足
  • 1.3 本文主要研究内容
  • 第二章 隧道洞口段施工开挖面失稳工程实例分析
  • 2.1 引言
  • 2.2 河源洞隧道开挖面失稳与地表坍塌分析
  • 2.2.1 工程概况
  • 2.2.2 隧道支护参数与施工方案
  • 2.2.3 开挖面失稳及地表塌陷过程
  • 2.2.4 开挖面坍塌原因分析
  • 2.3 狮子垄隧道开挖面失稳与地表坍塌分析
  • 2.3.1 工程概况
  • 2.3.2 隧道支护参数与施工方案
  • 2.3.3 开挖面失稳及地表塌陷过程
  • 2.3.4 狮子垄隧道塌方段原因分析
  • 2.4 部分洞口段开挖面坍塌实例统计
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 洞口段隧道开挖面稳定与变形特征数值分析
  • 3.1 引言
  • 3.2 数值模型的建立
  • 3.2.1 模型单元的选取
  • 3.2.2 模型边界条件
  • 3.2.3 模型材料参数
  • 3.2.4 其他模拟
  • 3.3 隧道模拟方案
  • 3.4 计算结果分析
  • 3.5 隧道开挖面失稳规律认识总结
  • 3.5.1 开挖面失稳对地表变位的影响
  • 3.5.2 开挖面失稳对土体深层位移的影响
  • 3.5.3 不同埋深下开挖面水平位移分析
  • 3.5.4 开挖面围岩塑性区统计
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 隧道开挖面超前预加固作用机理及影响因素
  • 4.1 引言
  • 4.2 超前预加固作用机理
  • 4.2.1 超前预加固的概念
  • 4.2.2 超前预加固系统的作用机理
  • 4.3 超前预加固对开挖面稳定性的影响
  • 4.3.1 管棚式超前预加固的影响
  • 4.3.2 开挖面超前玻璃纤维锚杆注浆的影响
  • 4.3.3 组合超前预加固对隧道开挖面稳定性的影响
  • 4.3.4 水平旋喷预加固对开挖面稳定性的影响
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 主要结论
  • 5.2 进一步研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况
  • 一、公开发表的学术论文
  • 二、参与的主要科研项目
  • 相关论文文献

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