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原文传递重庆白马山浅埋偏压铁路隧道施工力学响应与稳定性研究

论文题名：	重庆白马山浅埋偏压铁路隧道施工力学响应与稳定性研究
关键词：	偏压隧道;施工方法;力学效应;稳定性
摘要：	随着我国经济的不断发展，交通运输事业也取得了巨大的成功，目前我国高速铁路总里程已位居世界首位。然而由于我国山地居多的特殊地理环境，在山区铁路隧道建设过程中难免会遇到偏压、软弱围岩等复杂地形地质等问题。由于偏压以及软弱围岩等因素的影响，隧道一旦施工不当极易造成隧道失稳，引起工程灾害。基于此点，我们有必要对偏压软弱围岩隧道施工力学效应及稳定性进行研究。本文的主要研究内容及成果如下：　　1．采用ABAQUS建立二维有限元模型，对比了不同地表横坡及埋深下隧道施工力学效应，得出了主要结论如下：　　（1）随着横坡坡角的增加，围岩竖向位移增大，偏压系数增大，抗剪安全系数减小，等效塑性位移最大值增大，围岩及支护结构应力不对称性越明显。　　（2）随着隧道埋深的增加，水平位移影响区域不断扩大，水平位移大小逐渐增大，偏压系数呈现减小后增大的趋势，初期支护最大主应力最大值先减小后增大，围岩等效塑性位移分布区域扩大，等效塑性位移最大值增大。　　2．总结了白马山隧道因浅埋偏压引起的不利因素，并针对这些不利因素采取加固边坡、施作偏压挡墙以及施作超前管棚等治理措施，详细阐述了其施工要点及施工工艺流程，为类似工程提供了借鉴。　　3．依托白马山隧道偏压段工程概况，采用ABAQUS建立三维有限元模型对白马山隧道施工力学响应及稳定性进行研究，主要得出了以下结论：　　（1）受偏载影响，台阶法和环形开挖留核心土法施工围岩位移、应力呈左右不对称分布，左侧围岩变形大于右侧，在左侧拱肩有明显的应力集中。随着围岩等级的提高，不对称性有明显增强。　　（2）初衬、二衬以及锚杆左侧应力明显大于右侧应力，在针对偏压隧道支护结构进行设计时，应将偏载考虑在内进行设计，以充分发挥支护结构的支护性能。　　（3）台阶法与环形开挖留核心土法在不同围岩条件下的适用性不同，Ⅳ级围岩下，台阶法与环形开挖留核心土法相比，由于施工工序少，施工时对围岩的扰动小，围岩变形较小。而Ⅴ级围岩下，受偏压影响相较Ⅳ级围岩明显，而环形开挖留核心土法由于环形拱部采用分布开挖的方法，降低了隧道受偏压程度。　　（4）受偏压影响，围岩塑性区最终集中在左拱脚处，台阶法施工时，随着隧道不断掘进，其塑性区从左侧拱腰向右侧拱脚扩展；环形开挖留核心土法施工围岩塑性区从环形拱部左侧最终扩展到拱圈左下脚。对于偏压隧道施工时，应加强左侧围岩的监控力度和支护力度。　　4．采用监控量测的方法，对白马山隧道洞身Ⅳ级围岩断面、进洞口Ⅴ级围岩断面进行监控量测，通过对拱顶沉降、地表沉降、净空收敛以及支护结构受力进行分析，验证了台阶法、环形开挖留核心土法分别在Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下施工有利于隧道稳定。
作者：	陈进
专业：	建筑与土木工程
导师：	徐林生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022