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基于监测数据某公路隧道围岩稳定性研究及支护应用
| 论文题名： | 基于监测数据某公路隧道围岩稳定性研究及支护应用 |
| 关键词： | 隧道工程;围岩稳定性;监测变形;安全净距;支护时机 |
| 摘要： | 为优化公路隧道施工过程中的支护时机，以天峨至北海岗岭坡公路隧道工程为依托，以隧道施工过程中的现场监测数据为支撑，以掌子面最少施工安全净距和围岩变形量值为指标，以支护结构最大支护力为基础，针对隧道掌子面受力状态和围岩变形与支护力相互作用关系，分别采用梁板简化受力模型和收敛-约束分析方法，提出了公路隧道施工过程中掌子面和围岩的支护时机确定方法，研究成果可为公路隧道围岩支护结构的优化设计和安全施工提供方法支持。主要研究内容与结论如下: (1)综合分析天-巴高速（天峨县经凤山至巴马县）岗岭坡公路隧道工程地质条件的基础上，选取具有典型地质特征的4个监测断面，右幅进口K0+356地表断面、左幅出口ZK2+168地表断面、右洞进口K0+353拱顶断面、左洞出口ZK2+160拱顶断面，采用统计回归分析模型中的多项式函数及“S”型函数，分析隧道围岩施工过程中监测数据的变形和发展演化过程，在此基础上以位移变化速率为指标，结合施工过程将围岩变形划分为快速增长、平缓增加及平稳三个阶段，为预测隧道围岩的位移趋势和量值及优化初期支护时机提供了数据支撑。 (2)在研究围岩不利地质结构分布特征及与隧道掌子面空间关系的基础上，将结构与掌子面岩板的相互作用概化为固支梁、简支-固支、简支的3种受力分析模型，进而以分析掌子面岩板的拉弯、剪切破坏模式为判断准则，提出了隧道掌子面稳定性的最小安全净距确定方法;在此基础上，选取天-巴高速岗岭坡隧道ZK019+920断面，以试验研究获得的围岩力学参数为基础，结合非圆形洞室等效圆近似处理方法，研究了不利地质结构高度H、宽度a、倾角θ和施工工艺等因素对掌子面岩板最小安全净距的影响，并通过与其他力学模型分析结果对比，进一步论证了本文提出掌子面最小安全净距确定方法的合理性和准确性，为隧道掌子面施工过程中的超前支护时机确定与优化提供了方法支持。 (3)采用收敛-约束的隧道围岩位移与支护分析方法，结合非圆形洞室等效圆近似处理方法，将围岩支护时机分析转换为围岩位移、支护力的施工过程关系研究，进而采用圆形隧道的弹塑性理论分析建立围岩变形与支护力、纵向变形曲线与支护过程，结合隧道联合支护受力分析给出了基于收敛-约束的隧道围岩支护时机确定方法，进而对天-巴高速岗岭坡隧道工程进口K0+353断面开展施工过程中围岩支护时机分析，处于不利地质支护结构形式下，径向位移为3.14mm时是最优支护时机，此时支护力约为956kPa，围岩最终变形约为5.13mm。 |
| 作者： | 郭颖 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 冷先伦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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