五峰山隧道开挖方法与围岩稳定性研究

摘要

本文依托于湖北省恩施市五峰山隧道工程，基于隧道开挖过程中围岩的力学特征和稳定性判据，利用FLAC3D软件研究了恩施地区岩溶地层隧道在不同开挖方法、不同循环进尺、不同台阶长度开挖情况下围岩与支护结构的力学行为。基于现场监测与数值模拟，通过灰色理论预测的围岩变形最终值与数值模拟结果基本一致，表明本文的研究方法是有效的。主要研究工作如下:
　　(1)通过对隧道施工现场的监测数据分析，研究了围岩变形随不同开挖工法的推进而发生的变化规律，得到V级围岩段二衬施工的最佳时机;通过分析塌方区处理后的围岩变形特征，评价了塌方处理的效果。
　　(2)根据灰色理论GM(1.1)编写的围岩位移预测程序，预测了隧道围岩变形的最终收敛位移，从而利用“释放率”判断了围岩的稳定程度。该方法对判别隧道围岩的稳定性具有重要的参考价值。
　　(3)通过数值模拟分析CD法、环形开挖留核心土法、台阶法开挖情况下围岩与支护结构的受力及变形特征，对其稳定性做出了评价，结果表明隧道V级围岩段CD法施工较优。
　　(4)基于台阶法开挖，比较分析不同循环进尺、不同台阶长度下围岩及支护结构的受力与变形特征，得到了合理的台阶长度与循环进尺;讨论不同台阶高度与不同仰拱封闭距离对围岩变形的影响，得到了合理的台阶高度与仰拱封闭距离，提出了安全的施工方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 课题的研究现状

1．2．1 围岩稳定性的研究

1．2．2 隧道开挖进尺优化研究现状

1．3 本文研究的主要内容

2．1 概述

2．2 隧道开挖后的力学行为

2．2．1 隧道开挖的弹性力学分析

2．2．2 隧道开挖后的弹性二次应力状态

2．2．3 隧道开挖后形成塑性区的应力状态

2．3 围岩稳定性判据分析

2．3．1 隧道围岩强度判据

2．3．2 围岩变形量或变形速率判据

2．4 本章小结

第三章 五峰山隧道现场监测数据分析

3．1 概述

3．2 五峰山隧道工程概况

3．3 现场监测数据分析

3．3．1 环形开挖留核心土法典型断面研究

3．3．2 CD法典型断面研究

3．3．3 台阶法典型断面研究

3．4 隧道塌方段的施工监测

3．4．1 塌方情况

3．4．2 塌方主要原因分析

3．4．3 塌方处理方案

3．4．4 塌方区处理后的效果分析

3．5 基于灰色理论的围岩位移分析

3．5．1 灰色理论GM(1．1)模型

3．5．2 模型的精度

3．5．3 隧道围岩位移计算结果分析

3．6 本章小结

第四章 围岩稳定性的数值模拟研究

4．1 有限差分程序FLAC3D概述

4．2 模拟方案

4．2．1 模型建立

4．2．2 模拟参数

4．3．1 围岩位移场分析

4．3．2 围岩应力场分析

4．3．3 支护结构内力分析

4．3．4 围岩塑性区分析

4．4 开挖进尺对隧道性状的影响

4．4．1 围岩位移场分析

4．4．2 围岩应力场分析

4．4．3 支护结构内力分析

4．4．4 围岩塑性区分析

4．5 台阶长度对隧道性状的影响

4．5．1 围岩位移场分析

4．5．2 围岩应力场分析

4．5．3 支护结构内力分析

4．5．4 围岩塑性区分析

4．6 本章小结

第五章 影响隧道围岩变形的因素探讨

5．1 概述

5．2 不同围岩级别对围岩变形的影响

5．3 不同开挖方法对围岩变形的影响

5．4 不同仰拱封闭距离对围岩变形的影响

5．5 不同台阶高度对围岩变形的影响

5．6 数值模拟结果与监控量测数据对比

5．7 本章小结

6．1 本文主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果