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原文传递浅埋大断面高速铁路岩溶隧道信息化施工和数值模拟研究

论文题名：	浅埋大断面高速铁路岩溶隧道信息化施工和数值模拟研究
关键词：	高速铁路;岩溶隧道;信息化施工;数值模拟;超前地质预报;风险评估;现场监控量测
摘要：	近年来，随着我国高速铁路的发展，在岩溶地区修建铁路隧道与日俱增，岩溶地区隧道稳定性问题也已成为工程建设中的突出问题，要顺利地进行工程建设，就必须解决岩溶对工程的影响及工程诱发的地质灾害问题。本文依托云桂铁路客运专线东风岩溶隧道，详细探讨岩溶特征和分布规律，采用隧道超前地质预报与风险评估、现场监控量测以及岩溶隧道施工数值模拟相结合的方式，开展了东风岩溶隧道的信息化施工和施工优化模拟研究。通过东风岩溶隧道的系统研究可以得到如下结论：　　(1)在归纳总结岩溶隧道基本特征基础上，探讨了浅埋大断面东风岩溶隧道的主要特征，即岩溶和岩溶水发育。地表岩溶主要为峰纵、岩溶洼地、漏斗、竖井、落水洞等，地下则主要表现为溶隙、岩溶、地下暗河等；在此基础上，分析了浅埋大断面东风岩溶隧道的主要工程地质问题，即突水、突泥问题、岩溶地面塌陷以及岩溶洞穴的坍塌和溶洞充填物的失稳等问题。　　(2)针对TSP203传统地质超前预报方法的不足，提出综合P波、SH和SV波、纵横波波速比、泊松比和动态弹性模量等多参数解译隧道岩性构造，并与地质雷达和红外探测仪结合相互验证预测预报隧道岩体岩性的可靠性，该研究成果成功用于云桂铁路客运专线东风岩溶隧道的地质超前预报工作；基于水径流模数法、简易均衡法分别对隧道正常涌水量、雨季最大涌水量进行计算预测，为本隧道施工风险评估提供可靠参数；通对东风岩溶隧道风险评估研究，揭示东风岩溶隧道中存在有风险等级为高度以上的初始风险，以塌方和突水突泥风险尤为突出。　　(3)对东风岩溶隧道典型岩溶发育断面开展拱顶下沉、周边收敛和钢支撑内力等现场监控量测，揭示了Ⅲ级围岩在锚喷（组合锚杆、挂钢筋网片、C25喷射砼）的初期支护措施下，在12天左右围岩基本达到稳定状态；Ⅳ级围岩在锚喷（钢支撑、组合锚杆、挂钢筋网片、C25喷射砼）的初期支护措施下，在14天左右围岩基本达到稳定状态。钢支撑内力没有异常变化，在14天左右基本达到稳定。　　(4)岩溶分布对大断面隧道施工影响模拟研究结果表明，当夹岩厚度一定时，溶洞位于拱腰附近对隧道的稳定性是最不利的，围岩塑性破坏区较大，锚杆轴力分布差异也较大；溶洞位于拱顶时对隧道的围岩稳定性影响最小。围岩变形模拟计算结果表明，溶洞位于拱腰附近时采用回填处理方案较加长加密夹岩锚杆效果好。　　大断面岩溶隧道地质条件复杂，围岩稳定性差，突水突泥现象频发，本文通过岩溶地质特征分析、超前地质预报研究、施工风险评估、现场监控量测分析和施工数值模拟计算，揭示了岩溶隧道在施工过程中岩溶地质分布特征、围岩和支护结构的力学性状，指导了大断面岩溶隧道的施工，为类似工程提供参考。
作者：	魏梧树
专业：	土木工程
导师：	陈秋南
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南科技大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文