终南山高速公路隧道洞群稳定性评价

论文摘要

特长隧道安全建造技术和适应隧道高质量、高效率建设的管理水平亟待研究与提高。秦岭终南山特长公路隧道是典型洞室群工程,断面结构多,新开挖隧道还要多次跨越既有公路、铁路隧道,其空间结构、受力特点异常复杂。通过工程地质调查、室内实验和现场监测等方法及手段,开展了秦岭终南山特长公路隧道洞群稳定性评价。现场调查表明:跨越工程地质单元多,水文地质条件复杂,工程地质问题复杂,且有岩爆及诱发其他工程灾害的可能性。基于室内实验测试,获得了岩石物理力学性态及相关指标参数,为现场围岩稳定性控制对策提供依据。采用FLAC3D程序对秦岭终南山特长公路隧道及洞群进行数值模拟,结果表明:在通风系统的施工中,风道跨越隧道和四连拱区域位移变化量大,应力状态复杂。四连拱段附近拱脚为高应力集中区域,具有岩爆动力破坏倾向。借助综合监测,减缓隧道围岩超-欠挖。根据现场综合监测的结果分析,优化了施工设计方案,成功控制了隧道表面变形,实现了快速施工,提高了隧道洞群建造效率。研究成果对同类条件下公路隧道洞群安全施工与高效建造具有借鉴价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 公路隧道建设方面进展
• 1.2.2 公路隧道技术发展趋势
• 1.2.3 秦岭终南山特长公路隧道竖井施工技术难点
• 1.2.4 隧道围岩稳定性数值模拟研究国内外现状
• 1.2.5 复杂条件下地质超前预报
• 1.3 主要研究内容与研究方法
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 主要研究方法
• 2 工程地质特征调查与分析
• 2.1 秦岭终南山特长公路隧道概况
• 2.2 自然地理
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 水系
• 2.2.3 交通
• 2.2.4 气象
• 2.2.5 地震基本烈度
• 2.3 地层岩性
• 2.3.1 混合岩类
• 2.3.2 脉岩类
• 2.3.3 构造岩类
• 2.4 地质构造
• 2.4.1 大地构造
• 2.4.2 褶皱构造
• 2.5 主要工程灾害
• 2.5.1 岩爆
• 2.5.2 工程动态失稳
• 2.5.3 区域岩温与施工热害
• 2.5.4 突然涌水
• 2.5.5 不良地质
• 2.6 小结
• 3 基于MTS的岩石力学实验
• 3.1 概述
• 3.2 实验内容及步骤
• 3.3 实验仪器及设备
• 3.4 实验数据分析
• 3.4.1 各段岩石物理力学参数
• 3.4.2 单向压缩下岩石的变形特征
• 3.4.3 岩石三轴压缩时的卸载变形破坏特征
• 3.4.4 声发射特征规律
• 3.5 小结
• 4 基于三维有限差分的数值计算与分析
• 4.1 引言
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 屈服准则及计算参数的确定
• 4.1.3 计算分析目的
• 4.2 FLAC数值计算模型
• 4.3 数值计算结果分析
• 4.3.1 隧道东西线稳定性分析
• 4.3.2 风道段稳定性分析
• 4.3.3 隧道东线与风道交叉点稳定性分析
• 4.3.4 风道跨越东线隧道稳定性分析
• 4.3.5 隧道西线与风道交叉点稳定性分析
• 4.3.6 四连拱段稳定性分析
• 4.3.7 通风系统整体施工过程稳定性分析
• 4.4 小结
• 5 现场围岩变形规律监测与分析
• 5.1 概述
• 5.2 隧道收敛变形监测分析
• 5.2.1 监测方案与设计
• 5.2.2 隧道收敛变形监测数据及分析
• 5.2.3 变形特征
• 5.2.4 变形速率
• 5.3 小结
• 6 结语
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录