忻保高速公路芦芽山隧道断层破碎带围岩稳定性分析

论文摘要

伴随着我国高速公路建设的快速发展,公路隧道的修建数量越来越多,在隧道开挖过程中碰到的不良地质类型也随之增多,断层破碎带围岩就是常见的一种。在含有断层破碎带围岩的隧道工程中,确定围岩的稳定性就是工程设计和施工中研究的重点和难点。本文详细说明了影响断层破碎带围岩稳定性的因素,以及变形破坏特征和机理,总结归纳出影响断层破碎带围岩稳定性的主导因素。在其基础上以忻保高速公路芦芽山隧道为依托工程,以该隧道断层破碎带为例,介绍该隧道在断层破碎带的治理措施,开挖、支护方式。首先用监控反馈的方法,依据该隧道在断层破碎带围岩的位移实测数据,进行拱顶下沉和周边收敛的回归分析,分析围岩的稳定性,同时检验该隧道在断层破碎带施工方案的合理性和可行性。然后又以弹塑性理论为基础,采用大型通用有限元软件ADINA对该隧道在断层破碎带的施工方案进行模拟计算,研究其围岩的应力、变形情况和特征规律,一方面在进行围岩的稳定性分析时,预测现场监测数据的最终发展趋势,弥补现场监测无法做到的情况；另一方面根据分析结果,给现场施工和支护措施提出合理的建议,为以后隧道在类似围岩中施作提供一定的参考,优化隧道的设计和施工。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 围岩稳定性研究现状
• 1.2.2 隧道断层破碎带围岩稳定性问题研究现状
• 1.3 研究的内容
• 第二章 断层破碎带围岩稳定性影响因素
• 2.1 隧道围岩的应力分布状态
• 2.1.1 初始应力状态
• 2.1.2 隧道开挖后围岩二次应力状态
• 2.1.3 围岩支护后的应力状态
• 2.2 影响断层破碎带围岩稳定性的地质环境因素
• 2.2.1 内部因素
• 2.2.2 外部环境
• 2.3 断层破碎带围岩常见地质灾害及破坏机理
• 2.3.1 塌方
• 2.3.2 涌水
• 2.3.3 大变形
• 2.4 围岩稳定性的基本判据
• 2.4.1 围岩强度判定
• 2.4.2 围岩变形量或变形速率判定
• 2.5 本章小结
• 第三章 芦芽山隧道断层破碎带围岩治理措施
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 地形、地貌及自然地理
• 3.1.3 岩层与岩性
• 3.1.4 地质构造
• 3.1.5 岩石的物理力学性质
• 3.2 芦芽山隧道断层破碎带开挖支护方案及措施
• 3.2.1 断层破碎带围岩洞身结构设计概述
• 3.2.2 采用超前小导管注浆对围岩进行预加固
• 3.2.3 破碎带围岩开挖顺序
• 3.2.4 破碎带围岩的支护措施
• 3.3 本章小结
• 第四章 芦芽山隧道施工监测设计方案及成果分析
• 4.1 新奥法施工的特点
• 4.2 现场监测的目的、任务
• 4.3 芦芽山隧道监控量测的项目和方法
• 4.3.1 洞内、外观察
• 4.3.2 洞顶沉降
• 4.3.3 周边收敛
• 4.3.4 地表沉降观测
• 4.4 芦芽山隧道断层破碎带围岩量测数据的处理与应用
• 4.4.1 回归分析概述
• 4.4.2 拱顶下沉数据分析
• 4.4.3 周边收敛数据分析
• 4.4.4 周边位移相对值分析
• 4.4.5 围岩收敛稳定性判断
• 4.5 本章小结
• 第五章 芦芽山隧道断层破碎带围岩有限元分析
• 5.1 有限元模拟分析的基本过程
• 5.2 ADINA软件简介
• 5.3 有限元模型的建立
• 5.3.1 模型的选取
• 5.3.2 有限元模型的本构关系
• 5.4 数据处理及分析
• 5.4.1 应力场分析
• 5.4.2 位移场分析
• 5.5 监测数据和数值模拟结果对比
• 5.6 本章小结
• 结论与建议
• 主要结论
• 进一步建议
• 参考文献
• 致谢