黄土隧道开挖对洞口边仰坡稳定性的影响研究

摘要

随着城市的发展，交通拥堵已经成为制约其前进的一个必要因素，兰州地处西北黄土地质地区，城市依山而建，道路狭长，城市拥堵严重，因此隧道建设成为其首选的解决城市拥堵的“良药”。
　　 隧道工程的关键在于洞口施工是否安全。目前，针对隧道边、仰坡的研究尚未形成一套完整的理论体系，隧道开挖对洞口边仰坡稳定性的影响仍是一个值得探究的课题，本文以兰州市九州隧道为研究背景，针对不同隧道施工方法作用下隧道边仰坡的稳定性进行数值仿真研究，具体研究内容如下:
　　 (1)查阅国内外关于隧道边仰坡研究的相关文献，针对本课题的研究意义进行了阐述，通过分析，总结了边仰坡稳定性的研究方法，框架预应力锚杆支护结构的研究现状，提出了本文的研究内容及技术路线;
　　 (2)详细介绍了关系隧道边仰坡稳定性的影响因素、破坏状态及其破坏机制。对兰州市九州隧道的工程概况、地质条件及隧道结构设计、边仰坡支护结构设计的方案进行了介绍;
　　 (3)针对兰州九州隧道左线工程进行了数值分析，探讨了边坡在支护及未支护情况下，不同隧道施工方法对其的影响。分析内容包括:边坡位移、隧道围岩位移、应力、边坡稳定性安全系数及边坡支护结构的内力;
　　 (4)针对兰州九州隧道右线工程进行数值仿真分析，分析内容与隧道边坡分析内容相似，探讨不同开挖方式作用下，围岩、仰坡位移及相关支护结构内力;
　　 (5)对本文的研究内容及成果进行了总结，指出针对兰州九州隧道洞口工程最优施工方法，同时指出本文研究的不足，并针对本项课题研究提出了一些可行性的建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外边坡稳定性分析理论的研究现状

1．2．2 边坡稳定性的典型分析方法

1．2．3 框架预应力锚杆支护结构研究现状

1．2．4 隧道洞口边仰坡稳定性研究现状

1．3 本文的主要研究内容及方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 洞口边仰坡失稳机制与隧道结构设计方案

2．1 影响隧道边仰坡稳定的影响因素

2．1．1 地形、地貌

2．1．2 地质构造

2．1．3 岩土体物理力学性质

2．1．4 地应力

2．1．5 诱导因素

2．2 隧道洞口边仰坡破坏模式

2．3 隧道洞口边仰坡破坏机制

2．4 隧道开挖设计方案

2．4．1 工程概况

2．4．2 工程地质

2．4．3 总体施工方案

2．4．4 隧道洞身结构设计

2．4．5 隧道洞口侧边坡、仰坡设计

2．5 本章小结

第3章 隧道侧边坡稳定性数值分析

3．1 引言

3．2 FLAC3D有限差分法求解方法

3．3 隧道偏压侧边坡模型建立

3．3．1 材料选取

3．3．2 全断面法

3．3．3 短台阶法

3．3．4 单侧壁导坑法

3．3．5 CD法

3．3．6 CRD法

3．3．7 双侧壁导坑法

3．3．8 边坡支护结构数值模型

3．4 隧道侧边坡位移分析

3．4．1 全断面法位移分析

3．4．2 短台阶法位移分析

3．4．3 单侧壁导坑法位移分析

3．4．4 CD法位移分析

3．4．5 CRD法位移分析

3．4．6 双侧壁导坑法位移分析

3．5 围岩应力分析

3．6 边坡稳定性安全系数分析

3．7 隧道围岩位移分析

3．8 坡边支护结构应力分析

3．9 本章小结

第4章 隧道仰坡稳定性数值分析

4．1 隧道仰坡模型的建立

4．1．1 全断面法

4．1．2 短台阶法

4．1．3 单侧壁导坑法

4．1．4 CD法

4．1．5 CRD法

4．1．6 双侧壁导坑法

4．1．7 仰坡支护结构模型

4．2 隧道开挖对仰坡位移的影响分析

4．2．1 全断面法开挖位移分析

4．2．2 短台阶法开挖位移分析

4．2．3 单侧壁导坑法开挖位移分析

4．2．4 CD法开挖位移分析

4．2．5 CRD法开挖位移分析

4．2．6 双侧壁导坑法开挖位移分析

4．3 隧道围岩应力分析

4．4 仰坡稳定性分析

4．5 隧道围岩位移分析

4．6 仰坡支护结构应力分析

4．7 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间所发表论文及参与的项目