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　　【摘要】： 通透肋式拱梁隧道(本論文中的龍瀑隧道)在我國隧道史上首創(chuàng),總長為80m,傍山淺埋,半明半暗形式的隧道。由于該隧道半明半暗形式的特殊性,其隧道開挖是在山體淺表層進行暗洞開挖,其隧道圍巖變形及破壞主要集中在隧道掌子面及其上方巖體中,在該隧道施工過程中,既要考慮到隧道圍巖本身的穩(wěn)定性又要注意到隧道所在山體整體的穩(wěn)定性。本文結(jié)合安徽省龍瀑隧道,采用地質(zhì)條件研究與數(shù)值模擬分析相結(jié)合的研究手段,對這種通透肋式拱梁隧道新型結(jié)構(gòu)進行了巖體結(jié)構(gòu)特征、變形破壞模式、變形監(jiān)測分析和地應(yīng)力釋放率的研究。 ①根據(jù)邊坡變形跡象,并結(jié)合邊坡監(jiān)測資料可知,邊坡變形原因主要為地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)、降雨、隧道開挖進尺、施工爆破等五個方面。 ②通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)研分析得出隧道的變形模式主要有兩種順層滑坡和傾倒變形。 ③通過參數(shù)反演,在天然狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.15;在爆破、降雨等因素影響下,穩(wěn)定性系數(shù)1.04,處于極限平衡狀態(tài);在地震情況下,穩(wěn)定性系數(shù)0.99,極可能產(chǎn)生整體失穩(wěn)。 ④通過變形監(jiān)測分析,龍瀑隧道是傍山淺埋偏壓隧道,坡體變形除了開挖卸荷引起一部分位移外,還有本身巖體結(jié)構(gòu)面控制的影響,其變形的規(guī)律是從外向內(nèi)延伸,隧道坡體位移主要由控制性結(jié)構(gòu)面控制發(fā)展的。從監(jiān)測數(shù)據(jù)總體上來看,管棚加固深度為15m,而邊坡變形深度為9m,也說明管棚的深度是足夠的,管棚加固對坡體整體穩(wěn)定性起了控制性加固作用。 ⑤現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和監(jiān)測鉆孔資料表明,在隧道中存在一組非常發(fā)育的傾坡外控制性結(jié)構(gòu)面,而在隧道開挖過程中,證實了位移的突變是由于控制性結(jié)構(gòu)面張開造成的,通過開挖進尺與位移百分比的關(guān)系,我們估算出其控制性結(jié)構(gòu)面張開的位移值。 ⑥根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范中的假定,運用古典庫侖土壓力公式推導(dǎo)出通透肋式拱梁隧道這種新型結(jié)構(gòu)的襯砌荷載計算方法。 ⑦通過數(shù)值模擬研究,我們得到一些規(guī)律,從圍巖受力方面來看,隧道開挖后,在隧道圍巖中其第一條控制性軟弱結(jié)構(gòu)面附近出現(xiàn)拉應(yīng)力集中,而在拱腳位置處出現(xiàn)壓應(yīng)力集中;在支護結(jié)構(gòu)上,在靠近第一條控制性軟弱結(jié)構(gòu)面附近的結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè),出現(xiàn)壓應(yīng)力集中,而在靠近第一條控制性軟弱結(jié)構(gòu)面的結(jié)構(gòu)外側(cè),出現(xiàn)拉應(yīng)力集中。塑性區(qū)出現(xiàn)在拱腳,這個就需要我們在設(shè)計和施工過程中注意。再通過建立一個目標(biāo)函數(shù),將數(shù)值模擬中監(jiān)測點的位移結(jié)果與修正后的實測監(jiān)測點位移結(jié)果進行了對比,確定了龍瀑隧道的最佳地應(yīng)力釋放率在60%～70%之間。 ⑧根據(jù)接近的真實地應(yīng)力釋放率,分析了圍巖—支護結(jié)構(gòu)之間的變形性狀及力學(xué)特性。 【關(guān)鍵詞】：圍巖—支護結(jié)構(gòu) 變形模式 穩(wěn)定性 變形監(jiān)測 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：U451
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.085984
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 前言10-21
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 隧道圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 隧道支護理論的發(fā)展15-16
• 1.2.3 巖體結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線18-21
• 1.3.1 研究內(nèi)容18-19
• 1.3.2 研究思路19
• 1.3.3 技術(shù)路線19-21
• 第2章 龍瀑隧道工程地質(zhì)概況21-30
• 2.1 隧址地質(zhì)背景21-22
• 2.2 氣象水文22
• 2.2.1 氣象22
• 2.2.2 水文22
• 2.3 地形地貌22-23
• 2.4 地層巖性23-24
• 2.5 地質(zhì)構(gòu)造24
• 2.6 風(fēng)化卸荷24-25
• 2.7 水文地質(zhì)條件25
• 2.8 地震25-30
• 第3章 隧道巖體結(jié)構(gòu)特征與變形機制研究30-43
• 3.1 概述30-32
• 3.1.1 龍瀑隧道開挖體型30-31
• 3.1.2 隧道開挖施工進度31-32
• 3.2 巖體結(jié)構(gòu)特征研究32-35
• 3.3 隧道圍巖分級35-37
• 3.3.1 初步分級35-36
• 3.3.2 詳細定級36-37
• 3.3.3 綜合評判37
• 3.4 隧道圍巖變形破壞跡象及特征分析37-38
• 3.5 隧道圍巖變形因素分析38
• 3.6 隧道圍巖變形失穩(wěn)模式研究38-40
• 3.7 坡體穩(wěn)定性分析40-42
• 3.7.1 參數(shù)反演40-41
• 3.7.2 塊體穩(wěn)定性計算41-42
• 3.8 場地工程地質(zhì)條件評價與建議42
• 3.9 本章小結(jié)42-43
• 第4章 隧道變形監(jiān)測及成果分析43-70
• 4.1 監(jiān)控意義及預(yù)期目標(biāo)43-45
• 4.1.1 擬解決的主要問題及預(yù)期目標(biāo)43
• 4.1.2 信息化反饋分析43-45
• 4.2 量測的布置45-50
• 4.2.1 項目選擇45-46
• 4.2.2 量測斷面的布置46-50
• 4.2.3 數(shù)據(jù)采集50
• 4.3 監(jiān)控量測分析方法50-51
• 4.4 監(jiān)測成果分析51-68
• 4.4.1 坡體深部位移51-59
• 4.4.2 地表沉降59-62
• 4.4.3 開挖進尺與坡體位移關(guān)系研究62-68
• 4.5 本章小節(jié)68-70
• 第5章 隧道圍巖—支護結(jié)構(gòu)相互作用及數(shù)值方法70-78
• 5.1 隧道圍巖—支護結(jié)構(gòu)相互作用原理70-72
• 5.2 通透肋式拱梁隧道襯砌荷載的計算方法72-74
• 5.3 隧道施工過程的有限元模擬概述74-78
• 5.3.1 隧道開挖卸荷的基本思想74-75
• 5.3.2 隧道施工過程的模擬75-78
• 第6章 隧道圍巖—支護體系相互作用數(shù)值模擬分析78-100
• 6.1 隧道模型建立及參數(shù)的確定78-83
• 6.1.1 基本假定78
• 6.1.2 地質(zhì)概化模型78-79
• 6.1.3 參數(shù)選取79-82
• 6.1.4 追蹤點的布設(shè)82-83
• 6.2 均質(zhì)巖土體條件下的圍巖變形性狀及力學(xué)特征分析83-87
• 6.2.1 隧道開挖后圍巖變形分布特征分析84-85
• 6.2.2 隧道開挖后圍巖受力分布特征分析85-86
• 6.2.3 小節(jié)86-87
• 6.3 地應(yīng)力釋放率對圍巖-支護體系的影響87-94
• 6.3.1 地應(yīng)力釋放率對位移分布的影響87-93
• 6.3.2 地應(yīng)力釋放率對應(yīng)力分布的影響93-94
• 6.4 隧道圍巖—支護相互作用變形性狀及力學(xué)特征分析94-99
• 6.4.1 隧道開挖后無支護狀態(tài)下圍巖變形性狀及力學(xué)特征分析94-96
• 6.4.2 隧道開挖支護狀態(tài)下圍巖變形性狀及力學(xué)特征分析96-98
• 6.4.3 隧道開挖支護狀態(tài)下支護結(jié)構(gòu)力學(xué)特征分析98-99
• 6.5 本章小節(jié)99-100
• 第7章 結(jié)論與展望100-102
• 7.1 結(jié)論100-101
• 7.2 后續(xù)工作展望101-102
• 致謝102-103
• 參考文獻103-104