复杂环境条件下大断面客专隧道下穿施工关键技术研究

摘要

论文以新建商丘至合肥至杭州铁路（安徽段）站前工程新大力寺隧道为工程背景，采用有限元数值模拟、现场监测和理论分析相结合的方法对复杂环境条件下大断面客专隧道下穿施工关键技术进行了分析研究，确定了山岭地区隧道下穿省道区域应采用的合理的施工工法，改进了爆破开挖设计方案，分析了隧道下穿新大力寺水库施工稳定性及水库对隧道后期运营的影响。论文主要完成的工作及取得的成果如下：
　　（1）针对浅埋暗挖隧道穿越既有省道的施工工法问题，以新大力寺隧道下穿208省道段为工程实例，利用MIDAS GTS/NX软件进行有限元模拟分析，分别研究了二台阶法、三台阶法、六步CD法、双侧壁导坑法四种施工工法引起的隧道围岩及支护结构的受力和变形特性，基于数值模拟分析结果并结合不同工法的特点，推荐了大断面客专隧道下穿既有省道“大管棚护顶条件+六步CD法”施工方案，指导了该段的施工，跟踪施工进行的现场监测验证了推荐方案的合理、可行性。
　　（2）对大断面客专隧道下穿省道施工时通行车辆荷载对施工隧道稳定性的影响，数值分析表明，就隧道周边位移分析而言，汽车运行对围岩位移无明显的影响；就围岩和衬砌的受力分析而言，路基下方与隧道轴线相交处隧道围岩及支护结构的应力有变化，但变化量较小。为保证隧道的稳定性，建议施工过程中应对道路宽度范围内的隧道洞内围岩进行加固处置，以确保施工安全。
　　（3）讨论后期省道运营给新建隧道造成的振动影响，以保证运营过程中既有省道和新建隧道不相互影响，为今后类似山岭地区隧道下穿公路或铁路项目提供参考依据。
　　（4）针对暗挖隧道钻爆法开挖对临近古建筑物的振动影响，以新大力寺隧道下穿新大力寺段为工程实例，分析了爆破时新大力寺隧道最危险点产生的振速和加速度情况，优化了施工爆破方案，并对两次优化施工爆破方案进行对比分析，最后确定了合理、可行的施工爆破方案，指导了隧道的爆破施工。
　　（5）针对水库水的渗流对浅埋暗挖隧道开挖及后期运营的影响问题，以新大力寺隧道下穿大力寺水库段为工程实例，利用有限元数值模拟分析方法，对不同渗透系数下隧道开挖与水库水渗流综合作用下隧道稳定性进行研究，揭示了水的渗透影响下浅埋隧道失稳机理。

目录

1. 绪论

1.1 问题的提出

1.2 依托工程概况

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的研究内容及研究方法

2. 大断面隧道下穿既有运营公路施工优化及稳定性分析

2.1 隧道开挖对既有运营省道的影响分析

2.2 基于数值模拟分析的隧道下穿施工方案的确定

2.3 既有运营公路通车条件下的隧道施工稳定性分析

2.4 隧道施工对既有208省道公路路面影响的现场监测

2.5 本章小结

3. 隧道下穿既有寺庙爆破施工优化及振动控制研究

3.1 爆破振动环境影响控制

3.2 新大力寺隧道下穿寺庙段爆破振动影响分析

3.3 新大力寺隧道下穿寺庙段施工爆破方案的优化

3.4 本章小结

4. 隧道下穿新大力寺水库施工稳定性分析

4.1 下穿水库段隧道施工概况

4.2 新大力寺隧道下穿水库段施工渗流分析模型及参数确定

4.3 下穿水库段渗流计算结果及分析

4.4 本章小结

5. 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及专利成果

附录 论文相关用图表