宜毕高速公路软弱围岩偏压隧道洞口段围岩变形及其控制

发布时间：2020-08-19 19:27

【摘要】：我国西南山区地形条件复杂,公路建设中隧道占比高达40%～50%,受地形限制,隧道进出口浅埋段的偏压问题极为普遍,由此导致偏压隧道变形控制难度大,给隧道工程建设和运营安全带来严重影响。本文以宜毕高速公路威信至镇雄段芒部山偏压隧道为研究对象,在现场监测数据分析的基础上,建立了隧道三维数值分析模型,模拟了实际隧道工程变形,分析了偏压程度对隧道围岩变形的影响,并研究了不同边坡坡角、埋深、不同锚杆支护参数和小净距隧道不同开挖顺序等条件下的隧道围岩变形及其控制。本文就以下方面进行了研究。(1)对芒部山偏压隧道围岩变形进行了现场监测,建立了偏压隧道三维数值分析计算模型,将三维模型模拟结果与实际施工现场监控量测数据相对比,优化了数值模型参数的选取,为后续研究的进行提供了理论依据,并对隧道工程围岩位移的变化规律进行了分析。(2)充分考虑了各种边坡坡角及埋深的隧道施工条件,建立了埋深15m、25m、35m,边坡坡角15°、25°、35°共计9种不同偏压隧道模型,分析了埋深及坡角对偏压隧道变形的影响。考虑锚杆长度3.0～7.0m、锚杆间距0.8～1.2m,针对每种模型建立锚杆长度条件4～5个,锚杆间距条件5个,分析了不同支护参数下锚杆受力及围岩变形情况,研究得出了在不同条件中达到施工与经济上的最优效果锚杆长度和间距的最优值,进而在此基础上确立了锚杆支护合理的长度及间距参数,为今后相似围岩条件下隧道工程施工起到了指导作用。(3)通过数值模拟,研究了不同施工条件下的小净距隧道合理开挖顺序。建立靠山体外侧隧道埋深5m、15m、25m,边坡坡角15°、25°、35°共计9种不同偏压小净距隧道模型,设定两隧道开挖错距10m,研究了小净距隧道不同施工顺序下隧道围岩拱顶沉降、拱肩沉降、周边位移的变形规律,确定了浅埋偏压小净距隧道施工的最优施工顺序。选取具有代表性的隧道模型进行锚杆支护优化,对比了普通支护和优化后支护方案的隧道围岩变形量,证实了锚杆支护优化方案的控制效果,同时验证了前文研究的实用性,为实际工程施工时锚杆支护方案的选择提供了理论依据。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.4
【图文】：

冲沟,隧道,地势,地理位置

２偏压隧道洞口段地质条件及偏压特征逡逑要对所研究的隧道工程概况进行简要叙述；同时对各种偏压力特点和偏压隧道的衬砌措施进行了整理和总结，为后章节建概况逡逑位置及地形地貌逡逑道位于云南省镇雄县塘房镇芒部山村境内，隧道区属于构造形起伏较大，隧道区山势总体走向为北西向，沟谷及山间冲沟育，主要为杂草和农作物，通视条件差。山势走向为南北向，高为１７２８．５米，最低标高为１６１０米，相对高差近１１８米。逡逑

示意图,偏压,地质,示意图

’邋主动区逦被动压力区逡逑图２－２地形偏压示意图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ邋ｂｉａｓ逡逑根据隧道稳定与否，又可将地形偏压分为蠕变地形偏压和稳定地形偏压。逡逑蠕变地形偏压是指由于有某些原因如围岩松散软弱、坡面挖方、地形陡峭或河逡逑流雨水冲刷等，使得坡面产生蠕变的一类偏压。稳定地形偏压多发生在傍山隧道浅逡逑埋段，是指隧道仅因地表倾斜使得围岩、衬砌受力不对称而造成偏压，围岩和上覆逡逑土层没有发生变形。逡逑２．２．２地质偏压逡逑此类偏压情况一般是由于围岩产状倾斜，且节理发育，同时各岩层间又有软弱逡逑结构面或滑动面，如图２－３所示。此围岩特性造成围岩自稳能力极差，在隧道施工逡逑过程中一旦受到扰动，岩体就会岩层里面出现滑动。逡逑２．２．３施工偏压逡逑因隧道工程施工方法不当，可能会引起开挖断面的局部坍塌，因而使得围岩压逡逑力的相对稳定性遭到破坏

示意图,偏压,地形,示意图

２．２．２地质偏压逡逑此类偏压情况一般是由于围岩产状倾斜，且节理发育，同时各岩层间又有软弱逡逑结构面或滑动面，如图２－３所示。此围岩特性造成围岩自稳能力极差，在隧道施工逡逑过程中一旦受到扰动，岩体就会岩层里面出现滑动。逡逑２．２．３施工偏压逡逑因隧道工程施工方法不当，可能会引起开挖断面的局部坍塌，因而使得围岩压逡逑力的相对稳定性遭到破坏，继而产生应力集中现象，造成偏压。逡逑图２－３地质偏压示意图逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｂｉａｓ逡逑１５逡逑

【参考文献】