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某高速公路浅埋偏压隧道变形机理和偏压控制措施研究
| 论文题名： | 某高速公路浅埋偏压隧道变形机理和偏压控制措施研究 |
| 关键词： | 浅埋偏压隧道;数值模拟;偏压控制措施;高速公路 |
| 摘要： | 在公路隧道选线时,隧道经常穿越节理发育、软硬交错或倾斜产状岩层,由于地质、地形、施工因素容易出现偏压现象,由此引发衬砌开裂、变形、塌方、隧道不均匀沉降等事故。浅埋偏压隧道地质及力学性质复杂,分析浅埋偏压隧道的影响因素具有很大不确定性。本文以某高速公路狮子坪隧道为例,从地质角度定性分析该隧道偏压机理,采用数值模拟方法定量分析偏压影响因素,提出本隧道偏压控制技术方案的建议,对该地区类似偏压隧道处置具有重要的参考价值。 (1)隧址区属秦岭余脉之伏牛山区,经历多次构造运动,形成V型谷。隧道上覆残坡积土,主要分布在坡脚和隧道进出口等处,下伏基岩为英安岩。裂隙较发育,岩体完整性较差。隧址区地表沟谷发育,地下水主要分布于岩层裂隙中,汇集形成地下含水体。 (2)狮子坪隧道偏压现象表现为:隧道右上方初衬开裂,钢拱架严重变形,拱顶及拱腰均出现点滴或渗水状态。现场分析可能产生偏压的因素有:地形偏压,围岩节理发育、岩体破碎引起地质偏压,围岩一边地下水发育,另一边不发育,也可能加剧偏压现象。 (3)为了确定主要偏压影响因素,判断该因素对偏压的敏感性,并且将其定量化,建立了隧洞平面有限元模型。采用弹塑性本构关系,摩尔库伦破坏准则。节理倾角以均一坡度考虑,围岩等级则以参数(弹性模量、泊松比、重度、粘聚力、计算摩擦角)反映围岩力学性质的影响。 (4)采用Flac3d对倾角、埋深、隧道开挖步序三方面影响因素进行分析。通过选取典型值分析不同工况下对偏压的影响。倾角选取0°、5°、10°、20°、25°五种角度分析对初期支护、二次衬砌的影响,埋深选取10m、20m、30m、40m、50m五种埋深分析对初期支护、二次衬砌的影响。针对本隧道采用的CD施工法将掌子面分为四块,分别进行计算,分析支护等结构受力和变形。 (5)通过分析发现本隧道倾角造成的偏压没有阶梯式增加,影响有限,属于由埋深及围岩较差引起的浅埋偏压隧道。 推荐的偏压控制措施:初期支护应在开挖后及时封闭。调整初期支护施作顺序:初喷混凝土-施作锚杆-挂钢筋网-架设钢架,施作下一循环。 |
| 作者： | 槐波 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 丁卫华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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