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通省隧道通风竖井反井钻机开挖方法及井壁稳定性数值模拟研究
| 论文题名： | 通省隧道通风竖井反井钻机开挖方法及井壁稳定性数值模拟研究 |
| 关键词： | 公路隧道;通风竖井;钻机施工;围岩稳定性 |
| 摘要： | 近年来我国加快了基础设施的建设速度，由此伴随的是高速公路里程的增加，特长隧道的增多。为了改善特长隧道作业面的工作环境，多采用竖井这种通风方式。由于竖井是自上而下由地面开挖至下部巷道，在施工过程中通过埋设仪器来检测开挖时围岩的应力位移变化比较困难，所以有必要通过专门的研究来对特长隧道大高差通风竖井的施工技术、施工过程中产生的故障、竖井开挖过程中的井壁围岩的应力位移变化以及断层破碎带对竖井施工的影响。本文以十房高速公路通省隧道2＃通风竖井工程为依托，采用理论分析、现场施工、数值模拟等研究方法，确定了采用反井钻机施工通风竖井的有效性、科学性和合理性，然后对反井钻机施工竖井过程中遇到的故障进行总结，提出针对性的处理措施并进行实践验证可行，最后运用FLAC3D对导井施工过程进行模拟，分析其井壁围岩位移应力变化，寻找最不稳定位置，同时还对不同倾角下断层破碎带对竖井井壁围岩变形稳定性的影响进行模拟分析，找出最不稳定倾角，以供后继的类似工程提供理论支持和实践经验总结。 本研究主要内容包括：⑴阐述了国内外目前对于反井钻机导井法施工隧道通风竖井的现状及研究理论成果进行了总结，表明采用此法的优越性、先进性，并阐明本文研究的目的与意义。⑵从其他行业来看，传统上通风竖井的施工有很多种传统和现代方法，通过对各种施工方法的优缺点对比，从某种程度上在理论上说明了采用反井钻机导井法施工隧道通风竖井的科学性和合理性—缩短施工时间、减少开挖成本。⑶对以往工程中采用反井钻机施工通风竖井过程中遇到的故障进行了总结，提出普遍的处理措施；然后针对通省隧道通风竖井的施工产生的故障及产生原因进行分析，有针对性的采取处理措施有效加快了进度，实现了工程成本的降低。⑷鉴于前人的研究没有针对采用反井钻机施工导井的过程进行模拟，本文利用FLAC3D模拟开挖过程，采用有限差分法，选取典型井壁围岩部位，对导井施工的两个阶段中井壁围岩的动态变化进行了研究，分析出里其变形破坏最不稳定位置在Ⅳ级围岩69～79m段。⑸针对竖井井壁围岩中可能存在断层破碎带的情况，论文选取了五个倾角，对每一个倾角下在断层破碎带中开挖通风竖井的导井过程中井壁围岩的应力和位移变化进行了模拟，从而找出了变形破坏最不稳定断层破碎带倾角是30°。⑹基于以上的理论分析、数值模拟等研究方法，竖井的导井施工过程井壁围岩的动态变化进行模拟分析，以给后续的二次开挖、支护设计等提供参考。 |
| 作者： | 郭峰亮 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 程康 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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