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浅埋大断面隧道塌方机理与处治技术的研究
| 论文题名： | 浅埋大断面隧道塌方机理与处治技术的研究 |
| 关键词： | 隧道工程;数值模拟;监控量测;塌方机理;处治技术;模糊层次分析法 |
| 摘要： | 近年我国城市建设快速发展，产生了交通拥堵、人口拥挤等诸多难以解决的城市问题;为满足人们的出行需要，发展城市地铁刻不容缓。随着各大城市地铁工程的兴起，推动了浅埋大断面隧道大量涌现，相应地使人们对塌方灾害引起极大关注;开展浅埋大断面隧道塌方机理及处治措施的研究，尤其对城市地铁意义重大。 本文以国家自然科学基金项目“二次卸荷条件下岩体流变损伤破坏机理研究（项目编号:51174088）”、“国家自然科学基金项目“茅口灰岩隐伏承压溶洞围岩时效破断-滞后突水机理研究（项目编号:51274097）”以及结合重庆轨道交通六号线北碚站塌方事故案例为依托，全面分析事故产生的原因及过程，对浅埋大断面隧道引起塌方的影响因素、塌方形式、破坏机理、处治方法等进行了深入分析，具体工作如下: (1)结合工程案例，综合概括了北碚站隧道塌方的主要影响因素，并对这些因素产生的破坏影响进行分析;建立了塌方影响因素的层次结构模型，运用模糊层次分析法分析了各主要因素对隧道塌方影响的层次性。 (2)从相关理论出发:一方面估算出北碚站隧道塌方风险概率范围0.982≤pf≤1-0.3×10-7，另一方面分析了喷锚支护中围岩压力、锚杆、喷层之间的关系Pi＞p+σb;终而判定围岩处于不稳定性状态。 (3)基于压力拱理论揭示了浅埋大断面隧道开挖导致塌方的形成机理:断面越大，围岩应力越大，形成压力拱越高;加上埋深越浅，压力拱越难形成，就越容易失稳塌方;结合上、下限定理确定出北碚站塌方的最佳处治位置为DK55+980及DK55+985附近以及需要提供的抗阻力约为14.6 MPa;最后进一步介绍了治理方案及处治过程。 (4)通过有限差分软件FLAC建立模型，综合分析了塌方前、后隧道围岩的变形:第一步导洞开挖阶段，测点1和测点2的拱顶沉降值分别为-5.28mm、-7mm，沉降速率逐渐减小;第二步核心土拆除直至产生塌方，拱顶沉降突增，测点1、2的拱顶沉降值分别为-16.26mm、-24.82mm;第三步塌方处治阶段，拱顶沉降速率再次逐渐减小，最终趋于稳定，测点1、2的拱顶沉降值分别为-17.84mm、-34.32mm。 (5)结合监控量测手段对施工过程进行实时监控，结果表明:左右导洞开挖阶段，DK55+980右线和左线拱顶沉降值分别为-5.29mm、-7.12mm，沉降速率由-0.80mm/d递减为-0.13mm/d;核心土开挖后，ZDK55+980围岩发生突变，拱顶沉降值为-23.31 mm，沉降速率最大变化量为-4.56mm/d;处治完成后，根据实际情况重新布点，监测到左线累计沉降为-3.24mm，拱项沉降速率由-0.95mm/d递减为小于-0.2mm/d;对比模拟所得结果，发现两者基本一致。 |
| 作者： | 黄乐 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 万文;阳生权 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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