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溶洞对大断面公路隧道围岩稳定性的影响及安全距离研究
| 论文题名： | 溶洞对大断面公路隧道围岩稳定性的影响及安全距离研究 |
| 关键词： | 岩溶隧道;数值模拟;围岩稳定性;正交试验;安全距离 |
| 摘要： | 岩溶是安徽山区隧道建设常见的地质灾害之一，严重威协隧道施工与运行安全。目前，国内外有关岩溶对山区隧道影响虽取得了系列研究成果，但针对安徽山区岩溶隧道的水文与工程地质特点，开展的相关研究较少。为此，开展该论文研究，对解决安徽山区隧道安全隐患，具有重要的理论意义和应用价值。 论文以安徽省芜黄高速雾岭头公路隧道为工程背景，采用数值模拟和现场实测相结合的方法，分析溶洞对大断面公路隧道围岩稳定性的影响，探讨溶洞与隧道间安全距离，基于现场实测对隧道围岩变形规律进行了研究，获得了如下主要研究结果: (1)基于实际工况，对隧道围岩变形进行数值分析研究。结果表明:溶洞位于隧道上方20m处，隧道拱顶最终沉降值为4.6mm，仰拱底部最终隆起值为5.5mm，隧道左右两侧拱腰变形对称分布，最大水平位移为2.3mm。计算结果得了现场围岩变形监测结果的验证。 (2)数值分析表明:顶部溶洞跨度越大、距隧道越近，溶洞的卸荷作用就更明显，围岩变形越小;溶洞存在会造成邻近溶洞侧围岩应力集中，溶洞跨度越大、距离隧道越近，应力增长越为明显，当其值超过混凝土抗压强度，则该侧衬砌发生破坏;溶洞的存在会促进溶洞与隧道间围岩塑性区的发展，溶洞跨度越大、距离隧道越近，塑性区发展越显著，当溶洞跨度大于6m，距隧道小于4m，塑性区即贯通。 (3)基于数值模拟与正交实验相结合的研究方法，得到溶洞与隧道间的安全距离，并通过因素分析法分析了溶洞跨度、高跨比、侧压力系数和围岩水平4因素对隧道开挖的影响程度，研究表明，溶洞跨度对隧道围岩稳定性影响最为明显，溶洞高跨比作用最弱，最后拟合出溶洞在上、下、侧三个方向上距隧道安全厚度的经验公式。 (4)对比分析表明:不同方位的溶洞，对隧道围岩稳定性的影响规律与上伏溶洞相比大体上一致，其作用效果排序为侧部溶洞＞下部溶洞＞顶部溶洞。 (5)通过对雾岭头公路隧道施工后围岩测点进行量测，揭示了围岩开挖后拱顶沉降、拱腰处收敛变形规律，并结合现场工况，确定了二次衬砌施工最佳时间。 |
| 作者： | 崔衡 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 程桦 |
| 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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