土地垭隧道不同类别围岩变形规律及合理支护研究

论文摘要

隧道工程的特点是地质环境复杂多变,不确定因素很多,常常使得原施工设计阶段的支护方案与现场实际施工有一定的出入。能否解决好不同类别围岩的支护设计问题,是确保隧道安全贯通最重要的因素。本文根据土地垭隧道的实际地质情况、监控量测的数据,理论分析以及数值模拟相结合的研究方法,用FLAC数值分析软件对原支护方案进行了分析比较,V类围岩如按照原施工支护设计则效果不太好,锚杆达到了最大屈服力。而在Ⅳ类围岩和Ⅲ类围岩的设计上,支护又显得有点保守,原材料没有发挥出最大的作用,于是用FLAC软件对不同围岩进行了重新支护设计,V类围岩可在原来的基础上增加一根锚杆,同时增加4cm喷层厚度,Ⅳ级围岩和Ⅲ级围岩在原设计的方案上,分别减少了4根和2根锚杆,喷层厚度不变同样达到了较理想的支护效果,得出更经济合理可行的支护方案。通过大量现场监控量测数据对其施工过程中隧道的围岩变形和支护结构的受力情况进行了全程监控,得出隧道围岩变形规律的四个主要阶段,围岩条件越好,变形越缓和,越容易趋于稳定。在以上研究成果的基础上,分析了隧道初期支护开裂原因以及监控量测工作中出现的异常情况,根据动态设计的理论提出解决方案并在保证隧道支护结构稳定的情况下,尽可能节约工程造价对不同类别围岩支护方案进行分析比较,得出其最佳的支护方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 围岩压力理论的发展与现状
• 1.2.2 地下工程测试、监测技术研究现状
• 1.2.3 隧道围岩分级方法研究现状
• 1.2.4 隧道围岩稳定性研究现状
• 1.2.5 隧道支护研究现状
• 1.3 研究方法及内容
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 隧道工程背景及围岩分级
• 2.1 隧道地质条件
• 2.1.1 自然地理概况
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 地质构造与地震
• 2.1.4 地层岩性
• 2.1.5 水文地质
• 2.2 隧道围岩分级
• 2.2.1 影响围岩稳定性的因素及稳定性评价标准
• 2.2.2 围岩分级方法
• 2.2.3 土地垭隧道的围岩分级
• 3 隧道施工FLAC 数值模拟研究
• 3.1 FLAC 软件简介
• 3.2 计算模型的建立
• 3.2.1 V 类围岩的计算模型
• 3.2.2 Ⅳ类围岩的计算模型
• 3.2.3 Ⅲ类围岩的计算模型
• 3.3 隧道计算结果及分析
• 3.3.1 V 类围岩的计算结果
• 3.3.2 Ⅳ类围岩的计算结果
• 3.3.3 Ⅲ类围岩的计算结果
• 3.4 小结
• 4 现场监控量测
• 4.1 现场监控量测的目的
• 4.2 隧道监控量测的内容及方法
• 4.2.1 周边收敛的监控量测
• 4.2.2 拱顶下沉的监控量测
• 4.2.3 层间支护压力的监控量测
• 4.3 测站的布置及监测要求
• 4.3.1 测站的布置
• 4.3.2 现场监测要求
• 4.4 量测结果及分析
• 4.4.1 V 类围岩变形规律分析
• 4.4.2 Ⅳ类围岩变形规律分析
• 4.4.3 Ⅲ类围岩变形规律分析
• 4.5 隧道非正常情况下围岩变形规律
• 4.6 小结
• 5 围岩稳定性综合分析
• 5.1 V 类围岩稳定性分析及合理支护设计
• 5.2 Ⅳ类围岩稳定性分析及合理支护设计
• 5.3 Ⅲ类围岩稳定性分析及合理支护设计
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录