山岭隧道软岩大变形机理及灾害预测和治理研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxwp_hawk
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
方钢管再生混凝土结构作为一种新型、绿色环保的组合结构体系,既能够充分利用废弃混凝土,有效的节约自然能源,保护环境,同时又融合了钢管混凝土结构的承载力高、塑韧性好等优
饱和砂土在地震作用下会发生液化,从而引起岩土构筑物的破坏。对于饱和砂土液化后大变形的研究,主要有两种思路:一种从固体力学理论出发,引入边界面、多重机构、低塑性等塑性力学
考虑结构的鲁棒性是保证结构安全、特别是应付突发事件的最重要措施之一。如何对结构的鲁棒性进行定量评价是目前结构工程界最具有挑战性的前沿问题之一。本文以移除所分析构件前后的结构承载力变化为着眼点,给出了一个结构鲁棒性评价中计算构件重要性系数的新方法。主要内容包括以下几个方面:(1)提出构件重要性系数的指标。综合考虑了结构的几何拓扑关系、构件的刚度和强度以及外荷载的影响;分析过程以比例加载至结构退化为机
注浆是一种岩土体加固技术,在煤矿井下巷道的加固、巷道涌水的封堵、坝体坝基防渗堵漏、基坑加固、建筑物抬升或纠偏、边坡和地基加固等工程中都得到了广泛的应用,并且其实用
橡胶混凝土是近年来备受关注的一种新型混凝土。虽然橡胶混凝土的强度会因橡胶粉的掺入而降低,但其韧性、变形能力、抗冲击性能比普通混凝土有显著提高。碾压混凝土由于用水量少,拌和料比较干稠,温度控制简单,施工速度快,尤其适合筑坝工程、公路路面及水工防渗面板等条状薄板结构工程。但在公路路面和水工防渗面板等工程中的应用较少,主要原因之一是碾压混凝土不能满足这类工程所需要的较高的抗裂性能和适应变形能力。若能通过
有限元是现今结构计算分析的重要工具,具有相对成熟的结构计算理论和相对完善的商用软件。但是,在解决土木工程中一些特定结构形式,或是一些特殊问题时,大型商用软件并不能做到面
建筑抗震除了采取合理的构造形式、加强结构的强度,还可以应用结构减振控制技术。减振控制设施能对结构施加控制力或调整结构的动力特性。本文选用压电变摩擦阻尼器对结构进
钢筋混凝土(RC)柱是建筑、桥梁等工程结构的重要受力构件。受外部腐蚀性环境作用的侵蚀,在役钢筋混凝土结构的RC柱时常发生箍筋和纵筋锈蚀、混凝土保护层开裂和剥落等耐久性
近年来大跨空间结构发展迅速,网壳结构抗震性能研究尤为重要。由于单层球面网壳的稳定性问题比较突出,随着跨度增大,更多工程被设计成双层网壳,例如:国内最大跨度的双层球面
再生混凝土的开发利用能节约自然资源,减少建筑垃圾排放,是一种符合可持续发展战略要求的有效措施。目前,再生混凝土耐久性的研究仍处于薄弱环节,阻碍了再生混凝土的应用。本