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原文传递缓倾岩层隧道塌方机理及治理措施研究——以叙大铁路正峰寺隧道为例

论文题名：	缓倾岩层隧道塌方机理及治理措施研究——以叙大铁路正峰寺隧道为例
关键词：	隧道塌方;缓倾岩层;灾害治理;围岩稳定性;超前支护
摘要：	新建地方铁路叙永至大村线位于四川省泸州市叙永县和古蔺县境内，地处全国十三个大型煤炭基地的云贵基地古叙矿区，全长85.5公里，叙大铁路是目前规划中泸州通往古叙矿区唯一一条资源铁路专线。正峰寺隧道进口位于古蔺县石屏乡，洞身段通过古蔺县自强乡，出口位于古蔺县东兴乡，隧道全长7336m，最大埋深约348m。施工至DK78+265时，掌子面出现掉块、塌方，随后塌方区域不断扩大，延伸至DK78+225，受塌方段影响，隧道DK78+180～DK78+225段初期支护开裂变形。本文以正峰寺隧道塌方灾害为研究对象，采用地质力学分析法、物理模拟试验、数值模拟分析法等，深入分析和研究了隧道塌方段变形破坏规律及围岩稳定性问题，在此基础上，选择合理、有效的超前支护方案，并对支护效果做出评价。具体研究内容及成果如下: 　　(1)根据前期地质勘查资料，结合施工期跟踪地质调查和复核，调查分析了隧道塌方段围岩基本特征，结果表明，隧道塌方段以薄～中厚层状页岩为主，局部有厚层状页岩及灰岩。调查范围内主要发育一组竖向节理，部分段未见节理发育。研究区段隧道围岩主要有拱顶坍塌、边墙内鼓、底板隆起、掉块四种变形破坏模式。　　(2)根据施工期在现场绘制的掌子面素描图，分析了隧道塌方段岩体结构特征及优势结构面发育特征，并得到了施工期隧道围岩分级，结果表明，隧道围岩结构面层间结合差，强度较低，结构面空间组合形成不稳定块体是隧道塌方的重要原因。在此基础上，从力学过程入手，建立了隧道塌方两种地质力学模式:张拉-弯剪型和剪切-滑移型。　　(3)根据隧道岩体结构特征，将隧道塌方段岩体分三种情况进行底摩擦物理模拟试验，还原了隧道塌方发生、发展过程，并总结了不同模型各自的变形破坏规律:薄～中厚层状围岩变形破坏包含嵌固梁张拉破坏、简支梁弯折破坏、岩层层间离层三个过程;厚层状围岩变形破坏表现为拱肩悬臂岩梁的弯剪破坏;节理岩体隧道围岩易沿结构面形成剪切破坏。　　(4)通过离散元UDEC数值模拟，运用强度折减法，分析了不同强度折减路径下隧道拱顶围岩位移的变化，并分析对比了围岩稳定性计算判定指标的适用性。在此基础上，得到了塌方段隧道不同断面的整体安全系数。为塌方区段划分，治理塌方提供理论依据。　　(5)隧道塌方段纵向长度不明，根据稳定性计算结果，对隧道塌方段进行稳定性分区，初步确定塌方可能发生的位置，由此选择合理的超前支护手段进行塌方灾害治理。　　(6)结合正峰寺隧道塌方特征及其他类似隧道塌方治理经验，采用管棚和小导管超前支护方式，对隧道塌方进行治理。塌方治理过程中及治理后对隧道拱顶围岩沉降及净空收敛进行监测，评价塌方治理效果。
作者：	李清龙
专业：	岩土工程
导师：	黄润秋;邓辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文