马嘴隧道出口浅埋段围岩及边坡稳定性研究

摘要

经济的迅速发展、科学技术的进步,必然要求提供更加安全、舒适、快速、方便经济的交通运输方式,高速公路的大量修建因此成为必然。随着西部大开发战略的实施,高速公路建设已经由平原向山岭地区推进,与之相对应,公路隧道也得到迅猛发展。隧道工程往往是高速公路修建中的控制工程,隧道施工的周期和质量将直接影响到整条高速公路的建成。在山岭丘壑区,隧道不可避免的要穿越地质情况复杂地区,在山区隧道进出口段，一般会遇到浅埋段软弱破碎围岩，且伴有易滑塌边仰坡，其力学性质的复杂性常会严重影响隧道工程的正常施工。
　　本文主要研究重庆南道高速公路马嘴隧道出口浅埋段,该段内围岩主要是粉质粘土与风化页岩,岩体软弱破碎,给隧道的修建带来了难度。本文据此开展了隧道洞口地段边坡及隧道变形机理研究工作。取得的成果有助于建立隧道洞口段边坡变形和稳定性理论,同时可为制定有效的工程措施提供理论指导。
　　全文主要研究内容和结论有：
　　①基于隧区工程地质条件，采用基于极限平衡理论的传递系数法来计算滑坡稳定性系数，计算出暴雨条件下边坡稳定系数小于指定安全值，需对边坡进行支挡措施，保障隧道进洞施工安全。
　　②考虑径向收缩、椭圆化变形和竖向位移影响下的隧道周边位移边界条件后引入应力函数,推导及探讨了隧道周边的位移及应力公式。
　　③在分析隧道边坡变形及下滑力基础上，计算了抗滑桩的锚固段，受荷段的剪力、弯矩及侧应力，通过侧应力验证其设计合理性。此外，分析了超前大管棚支护，超前小导管注浆等辅助施工措施支护机理及设计参数。
　　④借助对出口段的数值分析,模拟实现隧道CD法开挖，得出分步开挖后，及时进行初期支护将有效控制隧道周边变形。分析模拟了隧道开挖后边坡的位移及应力分布，发现边坡前缘容易发生剪应力集中，应注意坡面防护。
　　⑤现场监控观测了边坡地表的沉降，隧道出口段洞内拱顶沉降与周边收敛。将观测数据处理后得到拱顶沉降随分布开挖的变形规律，及地表沉降与隧道的空间位置的关系。

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目录

1 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的主要内容和技术路线

2 马嘴隧道出口浅埋段设计及围岩力学参数

2.1 隧道工程概况及地质特征

2.2 隧道主要工程地质问题评价

2.3 特殊地质条件下隧道设计

2.4 围岩力学实验参数

2.5 本章小结

3 隧道开挖前洞口边坡稳定性评价

3.1 影响隧道边仰坡稳定性的基本因素

3.2 滑坡稳定性定量计算

3.3 本章小结

4 浅埋段隧道开挖围岩位移及应力理论分析

4.1 引言

4.2 问题描述

4.3 理论预测结果及分析

4.4 本章小结

5 隧道辅助施工措施

5.1 抗滑桩方案设计计算

5.2 大管棚机理分析及设计

5.3 超前小导管注浆

5.4 本章小结

6 隧道开挖数值模拟及现场监控对比分析

6.1 FLAC简介

6.2 出口段监控量测方案与实施

6.3 出口段开挖数值模拟

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 后续研究工作展望

致谢

参考文献

附录A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文