终南山隧道大直径深竖井围岩稳定性研究

论文摘要

本文以西安-安康高速公路秦岭终南山隧道2#通风竖井为研究实例,以竖井开挖过程中围岩稳定性为主要研究对象,主要分析了开挖过程中,不同深度下竖井开挖对竖井同岩稳定性的影响。其次对软弱夹层进行分析,得到其对竖井围岩稳定性的影响。最后分析了底部风道开挖对于竖井围岩的影响。本文首先从竖井开挖后围岩压力分布情况,以及围岩破坏情况进行分析,然后根据分析结果对竖井结构设计进行了阐述。然后对竖井围岩及支护结构在不同深度下的稳定性进行分析,根据分析结果提出合理的支护建议。其次结合现场实测数据,对竖井掘进过程中围岩及支护结构的稳定性进行分析。同时对实际施工中经常遇到的软弱夹层进行重点分析,从软弱夹层长度,分布,厚度以及夹层所处深度等四个方面的因素进行重点分析,得出各种条件下软弱夹层对于竖井围岩及支护结构稳定性的影响,同时结合分析结果,分析各种条件下竖井围岩的合理支护措施。针对竖井底部复杂的连接方式,分析了底部风道开挖对于竖井围岩稳定的影响。同时对不同开挖顺序进行模拟,分析不同开挖顺序对于竖井围岩和支护结构以及底部三个风道的围岩和支护结构的影响,得到合理的开挖及支护方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 竖井施工方法
• 1.2.1 竖井掘进方式
• 1.2.2 竖井施工方法
• 1.3 大直径深竖井的特点及研究现状
• 1.4 存在的问题
• 1.5 本文的研究内容
• 1.6 研究思路与方法
• 1.6.1 现场实测
• 1.6.2 围岩稳定性的理论分析
• 1.6.3 围岩稳定性的数值模拟与分析
• 第2章 大直径深竖井开挖过程围岩稳定性研究
• 2.1 竖井侧压力计算
• 2.1.1 松散体理论
• 2.1.2 修正松散体理论（秦巴列维奇公式）
• 2.2 圆形竖井井筒结构计算
• 2.3 竖井围岩强度的稳定性分析
• 2.4 竖井施工开挖过程模拟与分析
• 2.4.1 数值分析参数选取
• 2.4.2 材料本构模型的选取
• 2.4.3 竖井围岩位移及应力结果分析
• 2.4.4 竖井支护结构位移及应力结果分析
• 2.5 竖井施工现场监测数据分析
• 2.5.1 施工监测断面布设
• 2.5.2 监测数据分析
• 第3章 软弱夹层对竖井围岩及支护结构稳定性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 软弱夹层的类型及其破坏模式
• 3.2.1 水平层状软弱夹层
• 3.2.2 顺倾向软弱夹层
• 3.2.3 反倾向软弱夹层
• 3.3 影响含软弱夹层的竖井围岩体的因素
• 3.3.1 岩体应力
• 3.3.2 地下水
• 3.3.3 岩体强度
• 3.3.4 地震荷载
• 3.3.5 爆破荷载
• 3.3.6 时间
• 3.4 竖井软弱夹层理论分析
• 3.4.1 竖井软弱夹层的经典塑性理论
• 3.4.2 竖井软弱夹层的统一强度理论
• 3.5 软弱夹层对竖井围岩及支护结构影响研究分析
• 3.5.1 软弱夹层长度对竖井系统的影响分析
• 3.5.2 软弱夹层厚度对竖井系统的影响分析
• 3.5.3 软弱夹层分布对竖井系统的影响分析
• 3.5.4 软弱夹层所处深度对竖井系统的影响分析
• 3.6 小结
• 第4章 风道开挖对竖井围岩及支护结构稳定性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 风道开挖对围岩稳定性的影响因素分析
• 4.2.1 原岩应力
• 4.2.2 围岩物理力学特性
• 4.2.3 施工方法
• 4.2.4 地下水
• 4.3 风道与竖井开挖对竖井围岩及支护结构稳定性的影响
• 4.3.1 数值分析模型
• 4.3.2 参数选取
• 4.3.3 计算工况选取
• 4.3.4 计算结果分析
• 4.4 风道施工下竖井支护结构稳定性处理措施
• 4.5 结论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果