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富水区炭质千枚岩隧道塌方机理及施工支护方案研究
| 论文题名： | 富水区炭质千枚岩隧道塌方机理及施工支护方案研究 |
| 关键词： | 隧道工程;塌方机理;施工支护方案;施工工法优化 |
| 摘要： | 隧道塌方对交通事业的发展和人民的生命财产安全造成很大的损失，对隧道塌方的分析研究对减少塌方灾害发生，保护人民生命财产安全意义重大。隧道工程的地质条件具有复杂性和未知性。千枚岩具有遇水易软化的特点导致千枚岩隧道在富水区的施工遭遇巨大的挑战，隧道很容易出现大变形，支护受损破环，甚至出现塌方事故。因此，有必要对其进行针对性的研究，丰富隧道塌方机理的研究成果，为以后类似工程的建设提供借鉴。 论文以四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县九寨沟风景区黄土梁隧道的多次塌方事故为工程背景，跟据塌方特点及成因进行塌方分类，并针对性的进行塌方机理研究，并提出该类地质条件下隧道的优化的施工支护方案。得出以下结论: 1)黄土梁隧道为富水千枚岩隧道，施工过程中发生了多次塌方。数值模拟分析显示:在采用台阶法开挖过程中，当上台阶掌子面开挖但未支护的情况下，随着时间的推移，隧道围岩的变形一直均匀增加，但当荷载释放20％左右时，围岩承载能力超过了极限承载能力，围岩竖向变形和水平变形均出现了变形速率突增的情况，隧道下台阶岩土体出现贯通塑性区，随后计算出现不收敛的情况。综合可见，在该工况下的体系失稳主要是由于上台阶底部围岩失稳引起隧道体系的整体失稳塌方。 2)根据黄土梁隧道塌方区段的受力特性及塌方机理，从改善其受力特性的角度出发，提出了以下几个优化方向:全断面帷幕注浆技术的加固圈厚度优化，施工工法优化，二衬支护时机优化。 3)从全断面帷幕注浆技术效果来看，随着注浆加固圈厚度的不断增加，围岩的承载能力也在不断提高，但当加固圈厚度超过4.5m后，加固圈厚度增加的单位加固效应减缓。因此，建议最佳加固圈厚度为4.5m。 4)通过对比台阶法、CD法、上台阶双侧壁法、双侧壁导坑法等工法，双侧壁导坑法对围岩变形总量及变形速率均有较好的限制作用，为最佳工法。 5)在二衬可承受范围内最大限度发挥其支护作用，可以适当提高隧道体系的整体稳定性，通过对不同的剩余荷载二衬分担比例进行对比计算可得该工程最佳的剩余荷载二衬分担比例为45％。 6)黄土梁隧道富水千枚岩区段在后续施工过程中采用优化方法进行施工，现场监控量测数据显示该优化方法施工效果较好，隧道变形未超过规范警戒值，施工过程中围岩体系稳定，未出现危险变形及塌方。 |
| 作者： | 任清亮 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 高峰;欧阳小华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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