重庆驸马长江大桥隧道锚洞室的开挖效应分析

摘要

隧道锚是悬索桥锚碇的主要形式之一，它通过在岩土体中开挖腔室，在腔室中浇筑混凝土，与围岩一同形成锚碇来承受大桥缆索的拉力。隧道锚硐室开挖对围岩及上覆岩体的稳定性影响是工程建设中需要关注的一个课题，也是工程施工安全的一个重要环节。重庆驸马长江大桥是某高速公路跨越长江的重要控制性工程，悬索桥南岸采用隧道锚，隧道锚上覆岩体较薄弱，硐室开挖断面较大，属于浅埋大断面软岩隧道，且在前锚室地表开挖有施工便道，进一步削弱了隧道锚硐室的埋藏深度，不利于隧道锚上部岩体的自稳。因此隧道锚硐室开挖施工安全性、围岩的承载能力及长期稳定性、上覆岩体地表的沉降问题等是工程建设关注的主要问题。本文介绍了研究对象的工程地质与环境条件，探讨了硐室及上覆岩土体稳定性的监控量测方案，并基于现场实测得到的监测成果，分析了隧道开挖过程中地表及硐室围岩的变形破坏特征与影响因素，随后，建立了地质力学模型，采用Flac软件对隧道锚硐室开挖过程进行数值模拟分析，并与实测成果进行了对比分析，评价了硐室围岩的稳定性。
　　本研究主要内容包括：⑴浅埋隧道上覆地层中不易形成稳定的压力拱，隧道腔室的开挖对上覆岩土体地表沉降变形影响较大，硐室的超前支护等及时的支护措施是保证山体变形稳定的关键。⑵隧道锚进口段上覆岩体地表施工便道的开挖，对地层产生了扰动，进一步削弱了隧道锚硐室的埋藏深度，不利于上覆地层的稳定。⑶砂岩/泥岩互层的软岩隧道对地表渗水的敏感性强烈，涌水流砂是隧道围岩及上覆岩土体变形的重要诱因。⑷洞脸边坡的支护措施能够有效地抑制隧道上覆地层向临空侧变形，硐室的闭合支护结构能够较好地约束围岩变形的发展，不利之处在于:地层中发生较大变形时，围岩将施加给支护结构较大的应力，可能导致支护结构的拉裂。⑸隧道锚围岩松弛影响深度均小于1m，前锚室范围岩体质量相对较差，锚塞体范围岩体质量相对较好。⑹通过对隧道锚硐室开挖进行数值模拟分析，得出了应力、位移场以及塑性区的的分布规律，数值计算结果与监测分析结果具有很好的一致性。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 浅埋隧道开挖对地表变形的研究

1．2．2 隧道围岩变形与稳定性的研究

1．3 主要研究内容及技术路线

第2章 工程地质环境条件

2．1 地形地貌

2．2 地层岩性

2．3 地质构造

2．4 水文地质特征

2．5 岩土体物理力学性质

2．6 地震与新构造运动

第3章 监控量测方案设计

3．1 边坡和硐室设计参数及施工方法

3．1．1 边坡及硐室支护参数

3．1．2 隧道锚边坡及硐室施工方法

3．2 施工期监控量测方案

3．2．1 山体地表位移监控量测

3．2．2 山体内部位移监控量测

3．2．3 隧道锚硐室围岩监控量测

3．2．4 隧道围岩松弛圈声波检测

3．3 监测仪器安装埋设

3．3．1 地表位移监测墩的安装

3．3．2 测斜管安装

3．3．3 钢拱架应变计安装

3．3．4 锚杆轴力计

3．3．5 多点位移计

第4章 隧道锚山体及围岩变形特征分析

4．1 山体地表位移监测成果分析

4．1．1 地表变形过程分析

4．1．2 地表变形最终结果分析

4．2 测斜仪监测成果分析

4．2．1 地表变形特征

4．2．2 山体内部变形特征

4．3 围岩内部位移监测成果分析

4．3．1 左洞0+005断面围岩内部位移监测成果分析

4．3．2 右洞0+005断面围岩内部位移监测成果分析

4．4 围岩-支护结构受力特征分析

4．5 围岩声波检测成果分析

4．6 小结

第5章 隧道锚硐室开挖稳定性数值分析及评价

5．1 围岩稳定性分析计算条件

5．1．1 工程地质模型

5．1．2 围岩支护模拟

5．1．3 隧道锚施工开挖过程概化

5．1．4 岩体力学参数选定

5．2 围岩稳定性分析计算

5．2．1 围岩变形分析

5．2．2 围岩应力场分析

5．2．3 围岩塑性区分析

5．3 隧道锚硐室开挖稳定性评价

结论

致谢

参考文献