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回填土层小净距隧道开挖围岩变形与预警标准研究
| 论文题名： | 回填土层小净距隧道开挖围岩变形与预警标准研究 |
| 关键词： | 小净距隧道;开挖施工;回填土层;围岩变形;预警指标 |
| 摘要： | 西南地区大多以山地丘陵为主，为了解决交通问题，人们通常采用“开山填谷”的方法来建设城市，因此形成了很多的回填土区。受回填历史及回填质量的影响，回填土往往较松散，处于欠固结状态和持续沉降阶段，属于不良工程地质条件。现今大力开发城市公路隧道建设时将不可避免下穿深长回填土区，其面临着地层物理力学特性不明确、参数设计无经验、施工技术难度大等诸多工程问题。 为了研究回填土层小净距隧道开挖围岩变形与预警标准的问题，本文以重庆市曾家岩大桥隧道工程北线浅埋暗挖段为依托工程，采用现场监测和数值模拟的方法对回填土层小净距隧道开挖围岩变形的规律进行了分析，确定了隧道施工阶段围岩的变形预警指标，在此基础上进一步分析了影响隧道围岩变形的因素，确定了制定预警标准需考虑的因素；然后采用理论分析的方法提出了基于尖点突变理论的围岩失稳能量判据，并通过数值强度折减分析得到了不同围岩级别、不同埋深以及不同隧道净距条件下的隧道围岩极限位移值，进而得到了回填土层小净距隧道施工期围岩变形预警标准。论文的主要研究内容及成果如下： 1)通过文献分析，明确回填土的分类，总结回填土材料的工程力学特性，并进一步地调研在回填土地层中开挖隧道容易引发的工程灾害。然后介绍依托工程背景，并依据地勘报告对依托工程的回填土围岩进行评价。 2)选取先行洞拱顶、拱腰以及边墙5个监测点，以洞周位移为监测项目，分析了回填土层小净距隧道开挖围岩变形的空间规律。按照实际开挖参数和地勘报告给予的围岩物理力学参数对依托隧道进行开挖模拟，分析回填土层小净距隧道开挖围岩变形的规律，同时确定隧道施工阶段围岩变形预警的指标。 3)通过数值模拟方法对围岩级别、隧道埋深、隧道净距以及开挖工法等影响围岩变形的因素进行分析，通过极差分析法确定了各因素对围岩变形大小的影响次序，确定了在制定围岩变形预警标准时需要考虑的因素。 4)阐述了有限元强度折减法、突变理论以及检点突变理论的基本原理，分析总结了既有的隧道围岩失稳判据存在的问题，通过理论推导的方法构建了基于尖点突变理论的围岩失稳能量判据。 5)通过有限元强度折减法求解出了不同围岩级别、隧道埋深以及隧道净距的模型的围岩稳定极限状态，了各工况下的围岩的失稳破坏模式与“极限位移值”，进一步构建了回填土层小净距隧道施工阶段的围岩变形分级预警标准。 |
| 作者： | 姚成睿 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 蒋树屏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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