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大断面隧道穿越断层围岩稳定性分析与施工技术研究
| 论文题名： | 大断面隧道穿越断层围岩稳定性分析与施工技术研究 |
| 关键词： | 大断面隧道;断裂带;围岩结构稳定性;数值模拟;监控量测 |
| 摘要： | 大断面隧道围岩结构稳定性一直以来都是隧道建设过程中较为重要的研究内容，其跨度大、围岩应力复杂。特别是在下穿断层等围岩条件复杂的不良地段，其自稳能力差，承载力不足。如何确保在地质条件较差的情况下安全施工，已成为当前亟需解决的问题。 为此，本文以科教大道项目隧道下穿断裂带区域为研究对象，采用工程地质类比、监测反馈分析与数值模拟相结合的研究方法，对大断面隧道下穿断层围岩结构稳定性与施工技术展开系统的研究，并指导现场施工。通过研究得出的主要研究成果如下: (1)通过理论分析发现，影响隧道围岩结构稳定性的因素主要有自然因素和人为因素。隧道穿越断层破碎带地段，经过开挖和支护后，围岩经过剧烈运动，可能产生涌水、大变形、坍塌等灾害，需加强支护保证施工安全。 (2)采用MIDAS-GTS数值模拟对不同倾角和宽度下的断层位移值展开分析，结果表明随着断层倾角的增大，隧道拱顶沉降、仰拱隆起主要经过五个阶段的变化:基本不变-逐渐增大-突变-减小-趋于稳定;拱腰水平位移值经历三个阶段的变化:基本不变-突变-趋于稳定。且在断层倾角45°和135°时取得极值。不同断层宽度下，三种位移呈现的变化趋势一样:不变-逐渐增大-突变-减小-不变;但随着断层宽度的增加突变范围逐渐扩大，最大位移值也逐渐扩大。 (3)双侧壁导坑法由于将整个断面划分为七个小导洞进行施工，单导洞断面面积较小，其有效应力和位移量变化比三台阶法都小，因此其安全性较好采用双侧壁导坑法施工。 (4)大断面隧道普通断面、破碎断面拱顶沉降量、周边水平收敛监测结果都处于3个阶段:急剧增长-缓慢增长-趋于稳定。选取最适合、最接近的指数函数进行回归分析，实测曲线与拟合曲线走势基本一致。由此看出在下穿断裂带区域采用双侧壁导坑法结合超前加固技术能够使拱顶沉降、周边收敛得到有效控制，能够保证工程顺利施工。 |
| 作者： | 张少硕 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 姚传勤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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