某高速公路淺埋偏壓隧道變形機(jī)理和偏壓控制措施研究.pdf

1、西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 分類號(hào) UDC 密 級(jí) 學(xué) 號(hào) 1108140715 碩士學(xué)位論文 碩士學(xué)位論文 某高速公路淺埋偏壓隧道變形機(jī)理和偏壓控制措施研究 某高速公路淺埋偏壓隧道變形機(jī)理和偏壓控制措施研究 槐波 槐波 學(xué) 科 名 稱： 稱： 巖土工程 巖土工程 學(xué) 科 門 類： 類： 工 學(xué) 指 導(dǎo) 教 師： 師： 丁衛(wèi)華 丁衛(wèi)華 副教授 副教授 申 請(qǐng) 日 期： 期： 20

2、14 年 3 月 摘要 I 論文題目：某高速公路淺埋偏壓隧道變形機(jī)理和偏壓控制措施研究 論文題目：某高速公路淺埋偏壓隧道變形機(jī)理和偏壓控制措施研究 學(xué)科專業(yè)：巖土工程 學(xué)科專業(yè)：巖土工程 研 究 生：槐波 生：槐波 簽 名： 名： 指導(dǎo)教師：丁衛(wèi)華 指導(dǎo)教師：丁衛(wèi)華 副教授 副教授 簽 名： 名： 摘 要 在公路隧道選線時(shí)，隧道經(jīng)常穿越節(jié)理發(fā)育、軟硬交錯(cuò)或傾斜產(chǎn)狀巖層，由于地質(zhì)、地形、施工因素容易出現(xiàn)偏

3、壓現(xiàn)象，由此引發(fā)襯砌開裂、變形、塌方、隧道不均勻沉降等事故。淺埋偏壓隧道地質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，分析淺埋偏壓隧道的影響因素具有很大不確定性。本文以某高速公路獅子坪隧道為例，從地質(zhì)角度定性分析該隧道偏壓機(jī)理，采用數(shù)值模擬方法定量分析偏壓影響因素，提出本隧道偏壓控制技術(shù)方案的建議，對(duì)該地區(qū)類似偏壓隧道處置具有重要的參考價(jià)值。(1) 隧址區(qū)屬秦嶺余脈之伏牛山區(qū)，經(jīng)歷多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成 V 型谷。隧道上覆殘坡積土， 主要分布在坡腳和隧道進(jìn)出口等處

4、， 下伏基巖為英安巖。 裂隙較發(fā)育，巖體完整性較差。隧址區(qū)地表溝谷發(fā)育，地下水主要分布于巖層裂隙中，匯集形成地下含水體。 (2) 獅子坪隧道偏壓現(xiàn)象表現(xiàn)為：隧道右上方初襯開裂，鋼拱架嚴(yán)重變形，拱頂及拱腰均出現(xiàn)點(diǎn)滴或滲水狀態(tài)。現(xiàn)場(chǎng)分析可能產(chǎn)生偏壓的因素有：地形偏壓，圍巖節(jié)理發(fā)育、巖體破碎引起地質(zhì)偏壓，圍巖一邊地下水發(fā)育，另一邊不發(fā)育，也可能加劇偏壓現(xiàn)象。 （3） 為了確定主要偏壓影響因素， 判斷該因素對(duì)偏壓的敏感性， 并且將其定量化，建

5、立了隧洞平面有限元模型。采用彈塑性本構(gòu)關(guān)系，摩爾庫倫破壞準(zhǔn)則。節(jié)理傾角以均一坡度考慮，圍巖等級(jí)則以參數(shù)（彈性模量、泊松比、重度、粘聚力、計(jì)算摩擦角）反映圍巖力學(xué)性質(zhì)的影響。 (4) 采用 Flac3d 對(duì)傾角、埋深、隧道開挖步序三方面影響因素進(jìn)行分析。通過選取典型值分析不同工況下對(duì)偏壓的影響。傾角選取 0°、5°、10°、20°、25°五種角度分析對(duì)初期支護(hù)、二次襯砌的影響，埋深選取

6、10m、20m、30m、40m、50m五種埋深分析對(duì)初期支護(hù)、二次襯砌的影響。針對(duì)本隧道采用的 CD 施工法將掌子面分為四塊，分別進(jìn)行計(jì)算，分析支護(hù)等結(jié)構(gòu)受力和變形。 (5) 通過分析發(fā)現(xiàn)本隧道傾角造成的偏壓沒有階梯式增加，影響有限，屬于由埋深及圍巖較差引起的淺埋偏壓隧道。 推薦的偏壓控制措施：初期支護(hù)應(yīng)在開挖后及時(shí)封閉。調(diào)整初期支護(hù)施作順序：初噴混凝土- 施作錨桿- 掛鋼筋網(wǎng)- 架設(shè)鋼架，施作下一循環(huán)。 關(guān)鍵字：淺埋偏壓隧道；數(shù)值模