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原文传递软弱围岩隧道变形控制与施工方案研究

论文题名：	软弱围岩隧道变形控制与施工方案研究
关键词：	铁路隧道;软弱围岩;变形控制;仰拱衬砌;注浆加固
摘要：	近年来，我国的铁路隧道工程越来越多，铁路施工的跨越式发展，对工程的施工速度有了更高的要求。铁路隧道工程，尤其是长大铁路隧道工程通常是整个线路的关键环节，其施工工期相对较长，施工工艺复杂。本文依托天池坪软弱围岩隧道工程，详细的描述了软弱围岩地质的地质特征、地质构造和水文地质特征等，从而总结出天池坪隧道软弱围岩为薄层状炭质板岩，岩体破碎，呈条状、块状结构，部分地段成泥状，节理裂隙发育，渗水较大，易沿结构面塌坍、掉块，岩石抗压强度低等特征。在这样围岩条件下施工过程中发生多次滑塌事件，严重影响了施工安全、施工质量和施工进度。因此在软弱围岩条件下如何安全稳定施工、保证工程质量成为一个施工重点和难点。在这些施工难点中，对特长铁路隧道的施工全过程进行分析和总结，主要研究特长铁路隧道的数值模拟分析、现场实际监测、施工方案优化和施工过程中的重点因素及有待改进和解决的问题。其中本文研究内容得出以下结论：　　1、天池坪软弱围岩隧道工程地质复杂，岩体破碎，呈条状、块状结构，部分地段成泥状，节理裂隙发育，渗水较大等地质特征，为了及时取得围岩变形收敛信息，对掌子面DK286+487和DK286+497断面进行位移监控量测。监测数据表明引起隧道变形的主要原因是围岩受偏压，其次可能是同一断面不同开挖部分的初期支护封闭时间不同造成，所以在隧道的开挖过程中，要尽量较少对围岩的扰动同时合理安排开挖支护工序。　　2、隧道围岩特征参数的准确性制约着有限元模型的发展，为此在隧道DK286+530断面处进行了位移反分析。位移反分析与监控量测的结合，可以对地下工程的可靠性进行预测，通过位移反分析法确定出隧道围岩E=1.07GPa，K0=1.31。并且将数据带入模型中，得到相对应位置的位移值，该值与拟合位移终值的误差在13％以内，反应出反分析所得的参数具有一定的参考价值。　　3、隧道某些部位仰拱发生重大隆起灾害，致使底部结构受力大，产生裂变。为了较好的控制隧道衬砌变形，对隧道进行了仰拱衬砌变形控制研究和围岩注浆加固试验研究。通过试验数据表明，围岩注浆加固的注浆形式、化学浆液的类型、注浆加固的位置都对注浆效果有一定的影响，在不同的围岩地质特征和隧道结构的不同部位要采取相应的注浆措施。　　4、天池坪隧道地质灾害表明，软岩隧道初期支护拱部沉降及拱脚收敛变形量比硬质岩石隧道初期变形量大，且仰拱初支发生隆起的现象比较严重；并且初期支护的变形与隧道几何形状、断面大小、围岩类别及围岩的含水量有着密切的关系。因此对软弱围岩隧道选取最优的施工方法是非常重要的。通过MIDAS—GTS有限元原理，建立隧道不同的施工开挖模型，并且依据隧道现场施工条件，选择出较适合软弱围岩的开挖方法即三台阶七部法，又通过进一步优化分析，确定了台阶高度对隧道变形的影响，得出台阶高度较短时更有利于隧道围岩稳定。
作者：	张铂
专业：	建筑与土木工程
导师：	李德武;刘长海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文