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原文传递山岭隧道软岩大变形机理及灾害预测和治理研究

论文题名：	山岭隧道软岩大变形机理及灾害预测和治理研究
关键词：	山岭隧道;软弱围岩区;软岩变形;灾害预测;治理措施
摘要：	深埋长大隧道在克服高山峡谷等地形障碍、缩短空间距离及改善陆路交通工程运行质量等方面具有不可替代的作用。随着我国基础建设事业的高速发展和西部大开发的进一步推进，大量深埋长大山岭隧道工程纷纷上马，特别是用于公路交通的长大山岭公路隧道得到了前所未有的发展，遇到的地质条件也越来越复杂。当隧道穿越高地应力区及软弱围岩区，常引发隧道软岩大变形等地质灾害。深埋长大隧道投资巨大、建设周期长，一般都是整个建设项目的关键性控制工期工程，因此，研究深埋长大山岭隧道软岩大变形机理，对其进行灾害预测和治理研究有着非常重要的意义。　　本文以西部开发省际公路通道银武线(银川至武汉)十漫高速公路(湖北十堰至陕西漫川关段)云岭隧道为工程背景，针对深埋长大山岭隧道软岩发生大变形的问题，对软岩大变形机理、灾害预测及支护技术和治理措施等方面进行了重点研究。论文的主要研究内容和研究成果包括以下几个方面：　　 1.介绍了区域工程地质条件，主要包括区域地质，地形地貌，地层岩性，地质构造，水文地质条件及岩体物理力学性质等。　　 2.总结了隧道围岩大变形特征，在综合考虑围岩岩性、地质情况、应力特性、变形速率与累计变形量、施工与设计理念及施工扰动等多种因素的基础上，从工程性质方面着手，将云岭隧道围岩大变形定义为：在两郧(郧西-郧县)断裂影响下，隧道正常施工开挖后，围岩变形速率或累计变形量超过警戒值，且没有缓和趋势，超过预留变形量造成侵限，或者围岩产生具有累进性和明显时间效应的塑性变形且变形得不到有效约束的现象。　　 3. 在跟踪调查现场大变形实例的基础上，从围岩岩性、应力扩容、地下水软化、结构控制等方面对云岭隧道软岩大变形机理展开了研究。并在参考国内外其他围岩大变形分级标准的基础上，通过对云岭隧道围岩变形的调研和分析，结合云岭隧道的具体情况，提出了云岭隧道软岩大变形的分级方案。　　 4. 分析了引起隧道底鼓大变形的物理、力学和岩体结构原因。并在此基础上，总结归纳了控制隧道底鼓大变形的一般原则和技术途径。结合云岭隧道的工程实践，在分析其底鼓形式和发展过程的基础上，通过薄板压曲失稳的力学模型，推导出了计算底鼓位移量的数学公式，提出了云岭隧道底鼓大变形的综合治理方案，并得出了一些控制底鼓大变形的有益的结论。　　 5. 根据隧道围岩大变形的地质特征，选取了合适的预测参数，制定了合理的大变形灾害预测判别标准，形成了由超前地质预测、地质分析预测、监控量测预测和数值模拟预测相结合的大变形灾害预测体系，并对可能发生大变形的地段进行了预测预报，为施工过程中围岩支护的调整和加强提供了依据，有效地避免了大变形险情的进一步发生。　　 6. 在总结软岩支护理论的发展与现状的基础上，通过隧道围岩弹塑性分析，以及软岩大变形隧道的开挖方法、支护设计原则和支护方法的研究，得出了软岩隧道大变形的施工对策，并将其应用于云岭隧道大变形洞段的治理，通过实际施工效果反馈，治理方案是有效适用的。　　 7.开挖和支护是大变形治理的现场实施阶段，直接关系到治理效果和施工安全。通过运用数值模拟技术，对隧道采用不同开挖进尺、不同开挖方法的施工过程进行了模拟，分析了其对围岩变形的影响，确定了适合隧道软弱围岩洞段的合理的施工方法。并在此基础上，对采用不同支护参数情况下，围岩变形的变化情况进行了模拟研究，为进一步确定合理的支护参数提供了依据。
作者：	汪洋
专业：	岩土工程
导师：	王元汉
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文