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原文传递不均风化花岗岩隧道塌方段施工关键技术研究

论文题名：	不均风化花岗岩隧道塌方段施工关键技术研究
关键词：	隧道塌方;换拱施工;不均风化花岗岩;数值模拟;控制爆破
摘要：	在隧道施工中，当隧道洞身所穿过的围岩性质较均质时,隧道的开挖及支护相对较为简单，或采用机械化开挖、或采用钻爆法开挖;支护措施也较容易实施。然而，对于地层地质条件复杂的情况，如在开挖断面范围内和开挖延伸方向上，往往存在两种或两种以上不同地层组成了隧道的赋存环境，且两种或几种地层工程地质相差极大时:一种近乎Ⅴ级到Ⅵ级围岩，强度极低，自稳性极差;而另一种围岩则可达到Ⅲ级甚至Ⅲ级以上，强度高，开挖需采用钻爆法开挖，并且两种地层之间往往是地下水的通道，对强度低的一层围岩极为不利。对于这种不均风化的围岩隧道，若建设者认识不足、不够重视、在施工过程中往往因处理不当而出现了不同程度洞身变形难以收敛、洞顶沉降过大，甚至出现侵限和塌方等不同的工程事故，最终引起了比较严重的工期延后和造价增加等现象，如武广高铁长沙浏阳河隧道、广州至佛山段菊西区间地铁工程和衡昆高速公路的石头岗隧道。因此，本文进行了上软下硬花岗岩隧道塌方处理施工关键技术的研究。　　本文作为工程硕士论文，主要结合了工程地质学、岩土力学、爆破振动学中的理论、半经验半理论及数值分析模拟技术，在实践中的发现和总结了现场岩土体和结构力学行为及响应规律。通过理论与实践的对比分析、反复实践验证、归纳总结出了不均风化花岗岩隧道塌方处理施工一套安全可靠的关键技术方法。　　本文以汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段一双向六车道高速公路隧道工程为依托项目，以上软下硬花岗岩隧道塌方处理施工关键技术研究为课题，主要从以下几方面展开研究: 　　①重点分析了上软下硬花岗岩隧道施工难点。先介绍了本隧道的基本概况及出现塌方前后期的情况;然后从本隧道的工程地质条件分析了不均风化花岗岩的物理特征;从岩土力学角度分析了风化花岗岩变形的机理;初步分析了本隧道塌方的原因;为后面的研究提供基础。　　②对上软下硬围岩隧道冒顶塌方处理及换拱施工技术展开研究。先是利用Midas/GTS商业岩土数值模拟软件，通过数值模拟技术建立模型、计算分析了不均风化花岗岩隧道施工中岩土体及衬砌结构的受力及变形特征，为塌方处理及换拱施工提供依据;然后在数值模拟分析的基础上，提出并实施了塌方处理及换拱施工的技术措施;同时，通过对隧道洞身结构的变形及受力监控，实时反馈不均风化围岩及衬砌的力学行为，为处理技术实施和调整提供动态依据;结果验证了本内容中的对不均风化围岩及结构在施工中力学响应规律分析是合理的，文中的处理技术是安全可靠的。　　③主要研究了上软下硬围岩隧道控制爆破施工技术。在处理完软弱围岩部分后，需要对坚硬部分围岩进行开挖，这便涉及到爆破振动方面的研究。文中利用传统的爆破半经验理论确定相关爆破参数，在通过Midas/GTS动力分析模型，对坚硬部分围岩进行模拟计算，分析了在不均风化围岩隧道中，控制爆破施工所引起的结构动力响应规律及安全性。最后通过现场爆破振动监控，验证了本文不均风化围岩隧道控制爆破施工技术是合理可行的。
作者：	孙江涛
专业：	建筑与土木工程
导师：	刘山洪;曹亮宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文