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松散地层超大跨扁平硐室扩挖方案研究
| 论文题名： | 松散地层超大跨扁平硐室扩挖方案研究 |
| 关键词： | 硐室扩挖;松散地层;围岩稳定性;现场测试;数值模拟 |
| 摘要： | 目前国内外硐室扩挖的工程案例相对不多，在研究硐室扩挖方案时大多将围岩近似为均质，对于既有结构周围含有空洞、回填层、松散层及原状围岩的复杂地质条件下的硐室扩挖缺乏相关研究。本文依托河北某超大跨扁平硐室扩挖工程，综合采用文献调研、数值模拟、现场测试等方法，对松散地层超大跨扁平硐室扩挖技术进行了研究，研究成果可为类似硐室工程扩挖方法的选择提供参考。主要研究工作及结论如下： （1）针对硐室扩挖频繁出现塌方失稳问题，通过现场调研结合依托工程特点对塌方原因进行分析，发现塌方主要存在于中隔壁附近，围岩受原硐室开挖扰动松散及扩挖工序不合理是主要原因；采用钻探、地质雷达、高密度电法等方法综合对围岩进行探测，确定既有扰动围岩的范围，并通过现场开挖揭示进行验证。 （2）为了研究既有硐室周围既有扰动围岩对原扩挖方案的影响，基于拟扩挖段，选取8个不同高度范围的既有扰动围岩断面建立数值模型，研究既有扰动围岩范围变化对中隔壁围岩的影响。结果表明，既有扰动围岩高度和宽度变化对中隔壁围岩的应力和位移均有一定影响；采用原扩挖方案时中隔壁临空面附近岩体大部分进入塑性甚至破坏阶段，在中隔壁底部形态为锐角的部分岩体易产生应力集中而率先失稳；既有扰动围岩还受到超前加固效果不足、爆破开挖扰动、超欠挖以及施工管理等因素的影响，导致围岩失稳风险增大。 （3）在不改变支护参数的前提下，通过改变中隔壁形态、开挖分部数量以及开挖顺序，提出4种硐室扩挖优化方案，并采用数值模拟方法进行方案比选。研究发现4种优化方案下围岩及结构稳定性均满足安全要求，但先拆后扩无台阶方案与先拆后扩有台阶方案在保持扩挖过程中围岩稳定防止塌方失稳方面明显优于先扩后拆方案，虽然从力学角度分析先拆后扩有台阶方案最优，但综合考虑工期、成本，最终选择先拆后扩无台阶方案进行硐室扩挖运用。 （4）通过对选定的先拆后扩无台阶方案进行现场应用，并对测试数据分析发现：围岩应力、拱顶沉降、支护应力在合理范围之内，该方案在运用过程中未出现中隔壁处塌方等事故，围岩稳定性好，施工效率高，能够较好适用于既有结构顶部含有大范围既有扰动围岩的超大跨扁平硐室扩挖。 |
| 作者： | 付新 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 谭忠盛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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