廊道厅堂式溶洞对隧道结构的影响及处治技术研究

摘要

在岩溶地区修筑隧道的过程中，经常会遇到不同规模、不同类型的溶洞，会严重危害施工安全，影响工期，大量增加施工费用。因此，如何既经济又安全处治所遇到的溶洞，将成为修建隧道过程的关键问题，具有重要的工程应用价值。本文以永吉高速公路那丘隧道为依托工程，针对廊道厅堂式溶洞断面大及存在偏压的特点，通过收集资料、理论分析、数值模拟以及对现场的监控数据处理与分析进行较系统的研究，分析廊道厅堂式溶洞对隧道结构及围岩稳定性的影响。通过研究得到的主要研究成果如下:
　　(1)归纳总结了廊道厅堂式溶洞发育的机制、形成规律及其影响因素、分类及处治技术。
　　(2)通过对那丘隧道廊道厅堂式溶洞的处治方案研究，分别从方案技术的可行性、经济的合理性、施工的难易程度等方面进行综合比较分析，最终确定了采用片石回填路堤方案更适用于该隧道廊道厅堂式溶洞的治理。
　　(3)通过ABAQUS软件模拟该隧道廊道厅堂式溶洞典型断面围岩的位移和应力分析结果可得:与采用桥梁跨越方案相比，采用片石回填路堤方案更有利于隧道围岩稳定。
　　(4)通过现场实测的监控量测数据分析表明:该隧道廊道厅堂式溶洞采用片石回填路堤方案处理后，与桥梁跨越方案相比，采用片石回填路堤方案围岩的变形量（包括拱顶沉降和周边收敛）均小，且在要求的范围内;各断面的拱顶沉降与周边收敛的时间效应曲线都呈现出“厂”型的规律性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景

1．2 国内外研究现状

1．3 主要内容与研究思路

第二章 溶洞发育的机制与处治技术

2．1 溶洞发育的机制及影响因素

2．1．1 溶洞发育机制

2．1．2 溶洞发育影响因素

2．2 岩溶发育的基本条件与规律

2．2．1 岩溶发育的四项基本条件

2．2．2 岩溶发育的基本规律

2．3 岩溶的分类

2．3．1 按型态及规模大小分类

2．3．2 按充填性特征分类

2．3．3 按充填物性质分类

2．3．4 按岩溶涌水量分类

2．3．5 按涌水动态变化特征分类

2．3．6 按地质构造特征分类

2．4 岩溶隧道的处治技术

2．4．1 岩溶隧道处治原则

2．4．2 小型溶洞处治技术

2．4．3 大型溶洞的处治技术

2．5 本章小节

第三章 那丘隧道廊道厅堂式溶洞处理方案研究

3．1 隧道概况

3．1．1 地质条件

3．1．2 隧道平纵面设计

3．2 溶洞基本情况

3．2．1 平面

3．2．2 纵断面

3．2．3 溶洞水文地质

3．3 廊道厅堂式溶洞特点及处治难点

3．3．1 廊道厅堂式溶洞的特点

3．3．2 溶洞处治难点

3．4 岩洞处治方案研究

3．4．1 桥梁跨越方案

3．4．2 改线方案

3．4．3 片石回填路堤方案

3．5 方案比选研究

3．5．1 处治方案选择原则

3．5．2 处治方案经济技术对比

3．6 本章小结

第四章 厅堂式溶洞对隧道结构影响的数值模拟分析

4．1 有限元法概述

4．1．1 有限元法原理

4．1．2 有限元法求解问题的基本步骤

4．2 ABAQUS软件介绍

4．3 计算模型的建立

4．3．1 计算分析方案

4．3．2 计算模型及参数

4．4 厅堂式溶洞对围岩稳定性影响的分析

4．4．1 初始地应力平衡

4．4．2 桥梁跨越方案

4．4．3 片石回填路堤方案

4．5 本章小结

第五章 廊道厅堂式溶洞围岩变形的监控与分析

5．1 监测的目的与依据

5．1．1 监测目的

5．1．2 监测依据

5．2 隧道监测内容与监测点布设

5．2．1 监测内容

5．2．2 监测点布设

5．3 隧道拱顶沉降及周边收敛量测频率

5．4 隧道变形监控量测数据处理

5．4．1 拱顶下沉数据处理

5．4．2 围岩变形数据处理

5．5 允许相对位移值

5．6 隧道稳定性综合评价标准

5．7 测点数据统计分析

5．8 本章小节

结论

展望

参考文献

致谢

附录