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原文传递篮家岩隧道超前地质预报技术及高地应力段数值模拟分析

论文题名：	篮家岩隧道超前地质预报技术及高地应力段数值模拟分析
关键词：	公路隧道;施工区域;地质预报;高地应力;数值模拟
摘要：	本文以四川省绵茂公路篮家岩隧道为工程背景，详细介绍了超前地质预报原理和应用技术；针对绵茂路篮家岩隧道复杂的地质条件，通过对各种超前地质预报技术的综合应用，准确预报了不良地质情况，得出了篮家岩隧道不同地质情况下的超前预报方法及判断特征；在预报结果的基础上，对篮家岩隧道高地应力段隧道开挖进行了数值模拟分析，得出了高地应力段围岩变形、初期支护应力分布规律，以指导篮家岩隧道的后期工作。本文主要研究内容和成果有以下几个方面：　　1．探讨了TSP203、地质雷达、红外探水法的工作原理，技术参数等，介绍了平导超前和地应力测量等超前地质预报方法的优缺点。　　2.在调研篮家岩隧道附近区域的地质信息、收集并整理篮家岩隧道工程区域的地质资料、详细阅读绵茂路工程的设计信息的基础上，考虑预报技术人员的技术条件、仪器设备的保有量、现场的施作条件因素，并结合该区域类似工程的经验和超前地质预报方法的优缺点，选择了适合篮家岩隧道的安全、可靠的超前地质预报方法。　　3．详细探讨了篮家岩隧道富水段、软弱破碎段、岩性变化段、高地应力段的超前地质预报方法，得到了以上四种段落的判别标志。　　1）富水段：TSP探测系统特征：纵横波速比增大，泊松比突然增大，横波反射强于纵波，密度、杨氏模量均下降；电磁波特征：同相轴时断时续，雷达波振幅较强，且有多次反射现象；红外场强值突变、差值超过临界安全值。　　2）软弱破碎段：TSP探测系统特征：纵横波速和泊松比降低，密度、杨氏模量均下降；电磁波特征：同相轴不连续，雷达波振幅较强。　　3）岩性变化段：以TSP等长距离预报为基础，地质雷达等短距离超前地质预报为重点进行超前地质预报，岩性变化段的电磁波特征主要考虑频率的变化、信号的强弱。　　4）高地应力段：篮家岩隧道三个主应力均随隧道埋深的增大而增大，σV呈线性增长，并且σH>σh>σV，根据强度应力比法，K50+730-K49+300属于高地应力段。　　4．针对篮家岩隧道的高地应力段（K50+730-K49+300），利用Flac3d软件进行数值模拟计算。分析了在不同地应力值时，围岩变形特征：随着地应力增大，拱顶沉降、仰拱隆起和水平收敛都增大，篮家岩隧道高地应力段的最大变形量为80.93mm，在容许变形量的范围之内，根据数值模拟和监控量测结果对比发现，篮家岩隧道高地应力段（K50+730-K49+300）不会发生大变形；初期支护应力分布规律：初期支护的竖向应力在边墙处较大，拱顶处竖向应力较小，初期支护的水平向应力在拱顶处较大，边墙处较小，都为压应力，且都随着地应力的增大而增大；围岩塑性区分布规律：大致呈圆形，随着地应力的增大而增大。
作者：	杜存苍
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	严松宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文