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浅埋小净距隧道开挖方法与支护参数优化研究--以洪家坂隧道为例
| 论文题名： | 浅埋小净距隧道开挖方法与支护参数优化研究--以洪家坂隧道为例 |
| 关键词： | 浅埋小净距隧道;开挖方法;初支参数;爆破安全进尺 |
| 摘要： | 在实际工程中，受地形条件限制等因素影响，双洞隧道由于无法满足施工要求，往往需要小采用净距隧道施工方案，而小净距隧道在进行开挖时极易产生坍塌，影响施工安全。本文以江西省某高速公路洪家坂隧道为工程背景，采用理论分析和数值仿真计算的方法对浅埋小净距隧道的开挖方法、支护参数优化以及围岩爆破开挖安全进尺等开展研究，研究结果可为浅埋小净距隧道的设计与施工提供理论参考。主要工作内容如下： （1）浅埋小净距隧道施工开挖方案对比和优化研究。本文以洪家坂隧道为工程背景，建立了浅埋隧道洞口段三维有限元计算模型，采用全断面法、预留核心土台阶法和交叉中隔墙法（CRD）等三种开挖方式模拟隧道掘进过程，对比分析了三种开挖方式下的隧道围岩和衬砌支护结构的应力及变形发展规律。结果表明，预留核心土台阶法在围压水平位移的控制方面更为理想，同时可以缩短工期，减少工程造价，更适合洪家坂隧道洞口段的施工开挖。 （2）浅埋小净距隧道初期支护参数优化研究。采用预留核心土台阶法模拟洪家坂隧道洞口段围压开挖过程，对初期支护参数如锚杆直径和长度、喷射混凝土厚度以及钢拱架型号等进行了数值模拟优化计算，对比分析了不同工况下围岩的位移和应力变化规律。通过计算结果分析，洪家坂隧道洞口段最优初期支护参数组合建议为：锚杆直径采用28mm，长度为2.5m；喷射混凝土厚度180mm，钢拱架型号采用I120b型工字钢。 （3）浅埋小净距隧道爆破开挖安全进尺研究。采用优化后的支护结构参数建立了洪家坂隧道洞口段有限元爆破开挖计算模型，研究了隧道不同开挖进尺下，后行洞爆破开挖对先行洞初期支护及围岩关键位置振速的影响规律。计算结果表明，隧道先行洞围岩的水平方向振速影响要大于竖直方向振速影响，先行洞迎爆侧所受影响要大于背爆侧，结合相关规范要求，洪家坂隧道洞口段后行洞一次爆破开挖安全进尺建议不宜超过1.5m。 |
| 作者： | 丰浩然 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 张鸿;习明星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌工程学院 |
| 学位年度： | 2020 |
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