四线铁路大断面车站隧道初期支护方法研究

论文摘要

近年来,随着我国铁路建设的迅速发展,大断面隧道及车站隧道越来越多,隧道跨度也越来越大。对于大断面隧道,现行的规范已不能满足其设计和施工的需要,就目前的工程实践看来,以往的设计方法已不适用,又无类似经验可借鉴和参考,致使设计人员难以选取合理的开挖方法,特别是对支护方案及其参数的确定。一方面,从隧道安全性来看,什么样的支护方案才能保证大断面隧道的安全可行；另一方面,从工程成本来看,什么样的支护方案才能实现经济合理而不增加不必要的投资,这已成为当前迫切需要解决的科学问题。因此,必须针对大断面隧道的特定性质,对其围岩稳定性、受力情况进行分析,进而提出合理的支护设计原则和方法,确定出既安全又经济的支护方案及其参数。本文以增建贵昆线六盘水-沾益段乌蒙山2号隧道四线大跨车站隧道为工程背景,对大断面隧道的初期支护方法进行研究。通过数值模拟计算及现场试验,主要研究了以下几个问题：（1）运用FLAC3D有限差分软件,对乌蒙山2号隧道的整个施工过程进行数值模拟,对围岩稳定性进行了分析。（2）运用FLAC3D有限差分软件,对乌蒙山2号隧道现行的施工方案进行数值模拟,分析了当前设计条件下锚杆、锚索支护的受力情况,在保证隧道安全的前提下对锚杆、锚索支护方法进行了优化,得出了一些有益的结论。（3）通过现场试验,对隧道开挖产生的围岩变形、各部的锚杆、锚索进行现场监控量测,对实际工程中的受力及变形情况进行跟踪分析,得出的现场监测结果与数值模拟计算结果较为吻合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 隧道支护理论及方法研究现状
• 1.2.1 隧道支护结构理论的发展与现状
• 1.2.2 隧道支护方法的发展与现状
• 1.2.3 隧道支护的分析方法
• 1.3 当前大断面隧道支护的研究发展方向
• 1.4 本文的研究内容及研究方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 第2章 大断面隧道围岩稳定性的研究
• 2.1 概述
• 2.2 围岩稳定性评价指标
• 2.3 依托工程的数值模拟分析
• 2.3.1 工程背景
• 2.3.2 计算模型及参数
• 2.3.3 隧道开挖过程的数值模拟
• 2.3.4 计算结果分析
• 第3章 大断面隧道系统锚杆不均衡支护设计研究
• 3.1 锚杆的作用机理研究
• 3.1.1 锚杆的结构形式
• 3.1.2 锚杆的锚固机理
• 3.1.3 锚杆受力状态分析
• 3.2 依托工程系统锚杆不均衡支护的数值模拟
• 3.2.1 均衡支护工况分析
• 3.2.2 锚杆长度不均衡布置计算分析
• 3.2.3 锚杆间距不均衡布置计算分析
• 第4章 大断面隧道锚索支护技术研究
• 4.1 预应力锚索加固技术在岩土工程中的应用概况
• 4.2 预应力锚索支护的特点
• 4.3 锚索（cable）单元物理数学模型
• 4.4 预应力锚索支护的数值模拟
• 4.5 依托工程预应力锚索支护参数的优化
• 4.5.1 锚索纵向间距优化的研究
• 4.5.2 锚索预应力吨位优化的研究
• 第5章 四线大断面隧道现场试验
• 5.1 现场监测的目的
• 5.2 现场监测设计原则
• 5.3 乌蒙山2号隧道监测的项目和方法
• 5.3.1 拱顶沉降的量测
• 5.3.2 隧道净空收敛监测
• 5.3.3 围岩内部位移量测
• 5.3.4 锚杆轴力监测
• 5.3.5 锚索预应力监测
• 5.4 现场监测断面的选定
• 5.5 现场监测数据分析
• 5.5.1 拱顶沉降
• 5.5.2 水平收敛
• 5.5.3 锚杆轴力
• 5.5.4 围岩内部位移
• 5.5.5 锚索轴力
• 结论和展望
• 基本结论
• 进一步研究展望与建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研项目