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风化软岩地层浅埋隧道施工围岩稳定性评价及影响因素研究
| 论文题名： | 风化软岩地层浅埋隧道施工围岩稳定性评价及影响因素研究 |
| 关键词： | 浅埋隧道;风化软岩地层;施工过程;围岩稳定性;评价模型;演化规律 |
| 摘要： | 针对工程施工过程中围岩稳定性状态不断发生变化，尤其对于Ⅴ级及其以下等级强度差的围岩地层更易发生失稳，为在保障隧道工程的安全建设情况下加快施工进度、节约经济，对施工中的隧道进行围岩稳定性评价愈加重要。因此，本文建立一种动态评价隧道施工全过程围岩稳定性评价体系，判断在工程施工过程中危险施工阶段，及时保障隧道施工中围岩稳定性。 本文以吉林省风化软岩地层浅埋大跨隧道为研究背景，构建隧道施工围岩稳定性评价模型体系，获得隧道施工全过程围岩稳定性变化规律，得到施工因素（施工方法、施工进尺）及地质因素（隧道开挖面岩层变化）对围岩稳定性的影响程度及影响因素作用下围岩稳定性变化规律，研究主要成果及结论如下： （1）构建隧道施工围岩稳定性评价模型体系：通过研究目前现有的围岩失稳判断依据，选取位移量、位移速率、位移速率比值及基于强度准则的单元安全系数四项指标作为评价围岩稳定性的指标。基于评分制原则及数值分析方法，利用AHP-CRITIC综合赋权法以及突变理论，构建了隧道施工围岩稳定性评价模型，并通过与强度折减法评价围岩稳定性结果进行对比验证模型方法可行性。 （2）获得隧道施工全过程围岩稳定性演化规律：随着工程施工，隧道围岩变形量不断增大、变形速率表现为先增大到最大值后减小变化趋势。工程尚未开挖至监测面时，随隧道施工，监测面围岩稳定性等级从稳定快速下降至欠稳定，围岩稳定等级不断弱化；针对双侧壁导坑法施工隧道，当开挖左右侧壁上下导坑时，围岩稳定性最差；监测面开挖完成后，当监测断面距施工中下台阶开挖面14m以上时，围岩稳定性的评价等级基本保持不变，且围岩处于基本稳定状态。 （3）获得施工及地质因素对围岩稳定性的影响程度及其变化规律：通过正交试验，开挖面岩层变化对围岩稳定性影响程度大于施工方法或施工进尺。通过围岩稳定性评价，得到：1）在风化软岩地层中施工浅埋隧道，双侧壁导坑法更有利于围岩稳定性控制，采用全断面开挖法或两台阶法施工围岩稳定性较差。2）随工程施工进尺逐渐增大，地表沉降值及围岩变形量不断增大、变形速率随施工步序变化的曲线峰度逐渐变大、塑性区分布范围不断扩大、监测点稳定性呈现先增加至最大值后下降演化趋势。当工程施工进尺为1.45m/步时，围岩整体稳定性最好。3）随着隧道开挖面上的岩层分界线位置逐渐下移，隧道围岩稳定性逐渐变差，且当上层强风化泥岩厚度与隧道高度比值小于1/2时，开挖面岩层分界线位置变化对围岩稳定性影响比大于1/2时大。 |
| 作者： | 普孟军 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 郭璇 |
| 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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