福禄岭隧道监控量测与分析研究

摘要

近年来我国交通建设事业快速发展,隧道数量不断增加,隧道监控量测作为新奥法的重要组成部分也得到了广泛的运用。本文结合广西福禄岭隧道监控量测项目,深入开展了现场监控量测和量测数据分析的研究工作。此次隧道监控量测包括必测项目和选测项目,从监控量测基本原理、量测要求、数据采集和处理分析等方面进行研究,并对福禄岭隧道围岩变形特性和稳定性进行了分析与研究。
　　得出以下研究结果:(1)福禄岭隧道新奥法施工过程监控量测中得到的相关数据信息表明:该隧道围岩变形量在合适的范围内,没有超出设计范围,初期支护设计合理,安全可靠。(2)福禄岭隧道施工过程中,围岩变形监控是掌握围岩变形动态信息和确保施工安全的重要技术手段。隧道开挖过程中围岩变形受时间和空间的影响,各断面的拱项下沉和周边收敛的时间和空间效应曲线呈现出一定的规律性。围岩变形主要受到围岩类别、岩体结构、地应力、施工开挖方法与支护措施等因素影响。(3)福禄岭隧道围岩变形空间效应曲线表明:监控量测断面在距掌子面距离为两倍洞径时,其拱顶下沉和周边收敛的位移释放率达到70％左右;在距掌子面距离为三倍洞径时接近100％,即围岩已经稳定,可以施作二次衬砌。(4)使用设置在初支结构工字钢和围岩之间的压力盒可以测定二者之间的压力,即围岩对初支结构工字钢的压力。测得最大压力为0.43MPa。(5)针对初支结构工字钢和初喷混凝土的受力情况,通过改变工字钢的型号和锚杆的设置等,对福禄岭隧道初期支护结构进行了有限元计算分析和比较。结果表明:福禄岭隧道设计采用的支护结构和参数是最佳选择;没有锚杆的作用,工字钢不足以独自承担围岩的压力,将会失稳。在掌子面开挖后对围岩进行及时锚固是非常必要的。锚杆加强了围岩的自承载能力和自稳能力,限制了围岩的相对错动,能有效地防止开挖后出现塌方等情况。(6)通过围岩位移现场量测值与理论计算值的比较分析可知,二者的变化趋势大体一致,数值上的偏差较小。通过以上研究,为福禄岭隧道的安全施工提供了技术支持,同时为隧道设计提供了可靠的依据。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 隧道监控量测的国内外研究现状和存在的问题

1.1.1 隧道监控量测的国内外现状

1.1.2 隧道监控量测存在的问题

1.2 依托工程概况

1.2.1 福禄岭隧道概况

1.2.2 福禄岭隧道工程地质

1.2.3 福禄岭隧道结构设计

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 研究目标、研究内容

1.4.1 研究目标

1.4.2 研究内容

1.5 研究方法和技术路线

第2章 福禄岭隧道新奥法施工监控量测

2.1 新奥法简介

2.1.1 新奥法的基本概念

2.1.2 新奥法施工监控量测

2.2 福禄岭隧道监控量测技术与方法

2.2.1 监控量测目的

2.2.2 隧道施工监测项目断面布设和量测方法

2.2.3 量测数据处理

第3章 福禄岭隧道施工围岩变形监测与分析

3.1 隧道施工围岩变形时间效应与稳定性研究

3.1.1 福禄岭隧道地表沉降

3.1.2 福禄岭隧道周边收敛

3.1.3 福禄岭隧道拱顶下沉

3.2 隧道施工围岩变形特征与影响因素分析

3.2.1 隧道围岩变形特征

3.2.2 围岩变形的主要影响因素

3.3 隧道施工围岩变形空间效应研究

3.4 隧道围岩与初期支护之间接触压力变化分析

3.5 小结

第4章 隧道初期支护有限元分析

4.1 有限元方法概述

4.1.1 有限元理论基础

4.1.2 有限元分析的基本思想

4.2 ANSYS简介

4.2.1 ANSYS软件介绍

4.2.2 ANYSY单元简介

4.3 基于ANSYS的隧道初期支护有限元分析

4.3.1 隧道初期支护钢拱架有限元分析

4.3.2 小结

4.4 隧道监控量测实测值与计算结果比较分析

第5章 结论

5.1 主要研究结论

5.2 存在的问题

致谢

参考文献