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浅埋大跨度土质隧道施工优化研究
| 论文题名： | 浅埋大跨度土质隧道施工优化研究 |
| 关键词： | 浅埋土质隧道;成拱机理;数值模拟;监控量测;施工优化 |
| 摘要： | 大跨度土质隧道由于其自身强度低、自稳能力差和成拱困难，在修建的过程中，易发生塌方、冒顶等工程事故，这极大的威胁工作人员及周围环境的安全，对大跨度土质隧道在开挖过程中的地表沉降变化规律及施工工法进行研究尤为重要。本文以云桂线铁路新发一号隧道工程为依托，针对施工过程中洞口段发生的塌方事故进行了现场勘查并结合理论分析，提出了一系列的支护措施来防止隧道的进一步塌方，随后将最初的双侧壁导坑法变更为CRD法，同时运用Flac3D数值模拟软件对两种工法进行了模拟，从支护结构受力、地表沉降变化规律及最大主应力区域等方面进行了对比分析。本文的主要结论如下: (1)在普氏理论的基础上分别基于双剪强度理论及Mohr-Coulomb理论对土质隧道自然成拱的最小埋深厚度进行了求解，前者考虑了中间主应力的影响，计算结果为28.7m，而后者则将其忽略，计算结果为的34.5m;同时运用Flac3D软件对隧道在不同埋深条件下进行无支护开挖模拟，观察塑性区域可知，隧道埋深与其自稳成拱能力具有一定的关系，隧道埋深越大，自承能力越强。 (2)针对新发一号隧道进口段发生的塌方事故，经实地勘察后，提出设置临时支撑、喷射混凝上封闭塌腔等一系列措施来防止隧道进一步的塌方;此外，对于隧道后续的施工工法由最初的双侧壁导坑法变更为CRD法，通过土质隧道围岩变形监测情况可知，所采取的支护措施行之有效。 (3)对隧道围岩的粉质粘土进行现场取样，通过室内三轴试验获得了粉质粘土相关参数（粘聚力为25.85kPa、摩擦角为28.51°）;随后将相关参数运用于FLAC3D软件来模拟隧道采用两种工法（双侧壁导坑法及CRD法）进行开挖，结果显示:隧道采用CRD法进行开挖地表最终沉降量为20.37mm，要小于采用双侧壁导坑法的25.8mm，说明相比较双侧壁导坑法而言，CRD法更适合于此类地质条件下的施工。 (4)根据现场地表沉降监测数据显示，在控制围岩变形方面CRD法更优于双侧壁导坑法;并对CRD法各部分开挖所引起的地表沉降量占总沉降量的百分比进行了总结（左上导洞开挖占23.3％、右上导洞开挖占35％、左下导洞开挖占15.7％、右下导洞开挖占17.5％、二次衬砌占9.2％）;随后，将FLAC3D数值模拟结果与现场监测结果进行对比分析，分析表明:模拟值与实测值误差均小于4mm，各部分开挖地表沉降量占总沉降量百分比误差均小于6％，因此，FLAC3D软件对于现场施工预测具有一定的合理性和适用性;最后，对监测数据进行了线性回归分析，预测CRD法所能引起的最大地表沉降量，为确保后续安全施工提供了理论上的参考。 |
| 作者： | 李腾飞 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 陈秋南 |
| 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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