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浅埋小净距隧道洞口段围岩稳定性分析及变形控制研究
| 论文题名： | 浅埋小净距隧道洞口段围岩稳定性分析及变形控制研究 |
| 关键词： | 浅埋小净距隧道;隧道洞口段;围岩稳定性;超前支护;变形控制 |
| 摘要： | 伴随我国经济高质量发展，我国交通领域高速公路建设发展迅速，而地形地貌是影响高速公路发展速度的关键因素，在我国西部地区有众多丘陵、高山地区，为进一步缩短高速路程，西部地区高速公路建设中含有大量的隧道工程。小净距隧道较常规分离式隧道占地更小、平面线性更顺畅、并满足桥隧连接条件且符合建设工程与自然和谐审美的要求，所以小净距隧道是山区高速公路建设的常见的设计方案。但小净距隧道围岩应力状态复杂，隧道进洞是隧道工程的关键工程，而隧道洞口段埋深较浅，土体长期受到自然风化作用，围岩强度低，自稳能力差。在围岩不利的情况下，隧道工程安全事故常发生在隧道洞口段，故须采用合理的施工方法和支护措施，控制围岩变形，保障围岩稳定。 本文以重庆某高速公路浅埋小净距隧道工程为背景，采取理论分析、数值模拟和现场监测等研究方法，对设计条件下隧道洞口段工程的围岩稳定性进行分析，根据依托工程的特点，开展围岩稳定性分析及变形控制研究，得出以下主要研究成果： （1）按照设计的施工方法对隧道进行开挖，采取数值模拟手段，从围岩应力场、位移场、塑性区分布、地表沉降及超前支护与初期支护的受力状态，对浅埋小净距隧道围岩的稳定性进行分析，得到围岩变形、应力及支护结构受力的变化规律。 （2）针对超前管棚和超前小导管在不同支护参数条件下，通过对围岩的变形及支护结构受力情况进行数值模拟分析，得出浅埋小净距隧道洞口段合理的超前支护参数。超前管棚的合理参数为：管径取 108mm，环向间距取 35cm，管长取20m；超前小导管合理参数为：管径取45mm，管长取4m，外插角取15°。 （3）采用数值仿真模拟方法，对浅埋小净距隧道洞口段不同施工方法条件下围岩变形控制效果进行分析，研究在不同施工方法下围岩的位移场、应力场、塑性区及支护结构的受力情况，得出依托工程的合理施工方法为台阶法。 （4）基于合理的施工方法，对浅埋小净距隧道洞口段在掌子面不同纵向间距（左右线隧道开挖掌子面错距）的条件下，对先后行洞掌子面不同纵向间距对围岩变形的控制效果进行数值模拟分析，得出依托工程合理的掌子面纵向间距为 1.5B （B为隧道的开挖宽度）。 （5）在隧道施工过程中采取监控量测控制技术，分析隧道洞口段围岩的动态变形情况，将数值模拟计算结果与实测数据进行对比分析，验证围岩变形控制措施的有效性。 |
| 作者： | 张旭君 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 陈林杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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