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软弱围岩大断面隧道施工方法研究
| 论文题名： | 软弱围岩大断面隧道施工方法研究 |
| 关键词： | 软弱围岩;大断面隧道;双侧墙导坑法;开挖方式;铁路建设;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国铁路的大规模建设，大跨度隧道的设计施工技术不断取得突破和发展。铁路隧道中的三线隧道、四线隧道以及单双线隧道分叉段，多由大跨隧道组成。随着“一带一路”的推进，高速铁路的迅速发展，山区高等级公路、铁路隧道的修建会越来越多，由于选线标准、地形地貌等因素的影响，必然会产生许多的大跨隧道，也必然会穿越许多复杂的地层，尤其是断层破碎带等软弱围岩地带。但现有的技术规范中，并没有具体的设计说明，需要我们针对具体的工程做相应的计算和分析，来研究软弱围岩中大跨隧道的施工方法。 本文依托成兰铁路在建柿子园隧道，对两种软弱围岩大断面隧道施工方法进行了研究。通过对迂回导坑的正分析，将计算结果与监测结果对比，确定了合理的围岩参数，供大断面隧道计算使用。采用三维数值模拟手段，分别对双侧壁法和双侧墙导坑法进行了数值模拟，对两种施工方法中开挖顺序、如何分部开挖、拆除临时支撑的时机、各部之间掌子面的距离等做了相应优化分析，确定了优化的施工方案。对优化后的两种工法进行施工过程的三维数值模拟，分析了两种工法的受力特点。经过分析和比较，得出了如下结论: (1)通过迂回导坑的数值模拟，提取位移、应力结果与监测结果做对比。确定了计算中围岩采用的参数。 (2)对双侧壁法进行了优化，确定了合理的开挖顺序、开挖高度等。计算得出当隧道各部开挖面距离为3.6m时，各塑性区不再贯通。当拆撑处与最后开挖面（仰拱中部开挖面）的距离为9.6m时，位移趋于收敛，即前方施工对其影响较小，可以拆除支撑。 (3)对双侧墙导坑法进行了优化，在允许拱部围岩产生一定变形的情况下，两部开挖拱部土体方法较好。确定了当拆撑处与4部开挖面的距离达到13.2m时，位移趋于收敛，即前方施工对其影响较小，可以拆除支撑。 (4)拱顶沉降位移结果表明，采用双侧壁法施工，应注意拱部土体开挖时的拱顶沉降，可以采用台阶法分两部开挖拱部土体。若采用双侧墙导坑工法，应注意拆除拱部支撑时的拱顶沉降，在拆除拱部支撑前，建议适当加强拱部初期支护。 (5)应力结果表明，两种工法在侧墙、仰拱位置剪应力最大。仰拱中部，双侧壁工法的最大剪应力为3.95 MPa;双侧墙导坑法的最大剪应力为1.16 MPa。双侧墙导坑法中大边墙能有效地承担拱部传来的荷载，对隧道的侧墙及仰拱部位起到了保护作用。对于地质条件复杂、构造应力较大的软岩隧道，特别是侧墙、仰拱部位变形较大的隧道，双侧墙导坑法能较好的改善结构的受力。 |
| 作者： | 朱永泽 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吴旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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