倾斜地表条件下隧道开挖面稳定与地表塌陷控制研究

摘要

在山岭隧道施工中,由于洞口段围岩条件差,常以土质围岩和全风化围岩为主,并伴随着山体的纵向推力和偏压作用,使得隧道洞口段开挖面坍塌冒顶事故常有发生。因而,洞口段施工是隧道施工中的重点难点地段。
　　 本文针对隧道洞口段的工程地质特点,在详细的现场调查和文献查阅的基础上,对隧道洞口段开挖面失稳特征进行了数值模拟研究,并针对维持洞口段开挖面稳定而提出相应的超前预加固措施。主要研究内容如下:
　　 (1)详细分析了河源洞、狮子垄隧道开挖面坍塌的工程案例,介绍了坍塌的经过,坍塌的形态特征,并分析了坍塌发生的原因,然后通过文献查阅和现场实际调查,总结了部分隧道洞口段开挖面发生坍塌的工程实例,总结得出洞口段隧道开挖面失稳规律;
　　 (2)通过FLAC3D有限差分程序,针对不同工况下隧道洞口段开挖面失稳情况进行模拟计算,研究开挖面失稳引起的相应的地表沉降、开挖面位移、塑性区分布、开挖面附近围岩应力重分布等规律,得出隧道洞口段开挖面失稳的形态特征;
　　 (3)提出维持开挖面稳定的超前预加固措施,利用数值计算方法评价其预加固效果,对比分析得出维持开挖面稳定的合理的预加固措施。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 理论研究方法

1.2.2 模型试验方法

1.2.3 数值模拟方法

1.2.4 存在的问题与不足

1.3 本文主要研究内容

第二章 隧道洞口段施工开挖面失稳工程实例分析

2.1 引言

2.2 河源洞隧道开挖面失稳与地表坍塌分析

2.2.1 工程概况

2.2.2 隧道支护参数与施工方案

2.2.3 开挖面失稳及地表塌陷过程

2.2.4 开挖面坍塌原因分析

2.3 狮子垄隧道开挖面失稳与地表坍塌分析

2.3.1 工程概况

2.3.2 隧道支护参数与施工方案

2.3.3 开挖面失稳及地表塌陷过程

2.3.4 狮子垄隧道塌方段原因分析

2.4 部分洞口段开挖面坍塌实例统计

2.5 本章小结

第三章 洞口段隧道开挖面稳定与变形特征数值分析

3.1 引言

3.2 数值模型的建立

3.2.1 模型单元的选取

3.2.2 模型边界条件

3.2.3 模型材料参数

3.2.4 其他模拟

3.3 隧道模拟方案

3.4 计算结果分析

3.5 隧道开挖面失稳规律认识总结

3.5.1 开挖面失稳对地表变位的影响

3.5.2 开挖面失稳对土体深层位移的影响

3.5.3 不同埋深下开挖面水平位移分析

3.5.4 开挖面围岩塑性区统计

3.6 本章小结

第四章 隧道开挖面超前预加固作用机理及影响因素

4.1 引言

4.2 超前预加固作用机理

4.2.1 超前预加固的概念

4.2.2 超前预加固系统的作用机理

4.3 超前预加固对开挖面稳定性的影响

4.3.1 管棚式超前预加固的影响

4.3.2 开挖面超前玻璃纤维锚杆注浆的影响

4.3.3 组合超前预加固对隧道开挖面稳定性的影响

4.3.4 水平旋喷预加固对开挖面稳定性的影响

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 进一步研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

一、公开发表的学术论文

二、参与的主要科研项目