【摘 要】
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隧道建设作为地下空间的重要工程,其安全性问题受到了广泛关注。但目前针对支护结构可靠性的研究还较少,即对隧道工程的风险预测及有效安全评估还存在不足。对此,本文以重庆市奉节县境内柏村沟隧道开挖工程为工程研究背景,借助MIDAS/GTS和FLAC3D软件以及MATLAB软件和origin软件,研究了巴东组地质围岩下隧道施工过程中初期支护的可靠性问题,主要研究内容如下:（1）首先介绍了隧道围岩的蠕变特性,
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隧道建设作为地下空间的重要工程,其安全性问题受到了广泛关注。但目前针对支护结构可靠性的研究还较少,即对隧道工程的风险预测及有效安全评估还存在不足。对此,本文以重庆市奉节县境内柏村沟隧道开挖工程为工程研究背景,借助MIDAS/GTS和FLAC3D软件以及MATLAB软件和origin软件,研究了巴东组地质围岩下隧道施工过程中初期支护的可靠性问题,主要研究内容如下:（1）首先介绍了隧道围岩的蠕变特性,然后阐述了初期支护与围岩间的相互作用过程,最后分析了岩石的两种基本蠕变过程,即稳定蠕变（衰减蠕变）与非稳定蠕变（非衰减蠕变）。结合隧道洞周的沉降及收敛能够直观且客观地反映隧道施工过程中支护结构的力学性质及稳定性,着重考虑位移来研究隧道关于初支结构的支护可靠性问题。（2）通过利用MIDAS/GTS有限元软件来模拟计算在锚杆长度为2.0m、2.5m、3m、3.5m、4m五个工况条件下的隧道开挖。相比之下,选取的锚杆长度为3m～4m时,拱顶和侧墙位移差异很小,且考虑经济问题,即锚杆长度取3m。（3）利用有限元软件MIDAS/GTS来模拟计算在锚杆间距为0.8m、1m、1.2m、1.5m四个工况条件下的隧道开挖。对比之下,且考虑经济问题,锚杆间距为1m时的支护变形影响较小,即锚杆间距取1m。（4）通过FLAC3D进行CD法（DK718+775）模拟开挖和环形开挖留核心土法（DK718+760）模拟开挖。分析可知,采用不同施工方法时隧道断面的支护结构稳定性也各不相同。采用CD法开挖时支护结构所产生的位移变形量相对较小,据此判断采用CD法施工时更安全。（5）使用FLAC3D软件对DK718+775断面和DK718+760断面进行数值建模分析。通过FLAC3D进行编程,布设监控量测点,分析支护结构各特征点处随着掌子面的推进在不同方向的应力变化及位移情况,通过origin软件对各断面支护体的位移-时间曲线进行三次多项式拟合。根据拟合方程分别计算得出相应观测点的时效破坏概率,通过破坏概率判断隧道断面的支护可靠性。时效破坏概率的加入能够实现隧道工程风险的动态评估,全面预测隧道施工全过程中不同时间点的风险,对于地下隧道的设计优化和施工风险规避具有重大的意义。
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