昔格达地层软弱围岩隧道变形机理及支护技术研究

摘要

随着中国高铁走出去战略的提出，泛亚铁路的修建已提上日程，西南地区铁路的建设又将迎来新的高潮，在此契机之下，成昆二线的修建也如火如荼的展开，在带来便利的同时也将面临巨大挑战，此次将穿越四川攀西特有昔格达地层，在该地层的隧道的修建技术资料近乎空白，因此，解决昔格达地段的变形控制及安全施工问题，是实现隧道快速掘进、安全贯通的难点和关键。以新建成昆二线米攀段隧道的修建为契机，开展对昔格达地层的系统研究，扩展其研究成果，为类似工程提供必要的借鉴。
　　本文依托成昆二线工程米攀段朱家隧道，结合现场地质状况、设计方案、施工工法、围岩变形状况等，采用理论分析、现场调研、室内试验、数值计算等手段研究昔格达地层隧道的变形机理、支护参数及掌子面稳定技术，主要内容如下:
　　1.通过室内试验和在参考相关文献资料的基础上，确定了研究区域内该地层基本物理力学参数，保证数值模拟取值的合理性。
　　2.在昔格达地层变形特征和变形机理研究方面，主要从围岩应力释放率、尺寸效应、隧道埋深三个方面研究昔格达地层隧道变形规律，模拟了围岩从弹性到塑性的变形过程，为隧道最佳支护时机的选择提供依据。不同断面尺寸或埋深情况下地层的变形规律较为接近，变形规律可以推广使用。
　　3.在昔格达地层隧道支护参数的研究方面，重点研究钢架支护的效果，主要从钢架间距对围岩变形和内力改善的影响两个方面入手。分析了钢架的支护效果，并提出了钢架间距合理选择的标准。
　　4.在控制掌子面稳定性方面，主要研究在纤维筋正面锚杆作用下开挖面的稳定性，研究其对掌子面的滑移、拱顶沉降、围岩受力状态的改善等方面的影响，力求找出有效控制掌子面稳定的最佳布锚方案，形成掌子面支护技术的设计参数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 昔格达地层研究现状

1．2．2 昔格达地层分布特征

1．2．3 半成岩地层特征研究

1．3 本文研究内容及方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 技术路线

第2章 昔格达地层围岩物理力学特性研究

2．1 工程概况

2．1．1 工程地质概况

2．1．2 水文地质概况

2．2 昔格达地层围岩室内实验

2．2．1 昔格达地层工程地质特征

2．2．2 昔格达地层围岩物理性质

2．2．3 昔格达地层围岩力学参数

2．3 本章小结

第3章 昔格达地层隧道变形特征及变形机理研究

3．1 引言

3．2 围岩应力释放率对隧道变形影响的研究

3．2．1 模拟软件选择

3．2．2 模型建立

3．2．3 计算结果分析

3．3 尺寸效应对隧道变形影响的研究

3．3．1 尺寸效应的定义

3．3．2 尺寸效应对隧道变形影响的分析

3．4 埋深对隧道变形影响的研究

3．4．1 埋深对隧道变形影响的机理

3．4．2 埋深对隧道变形影响的分析

3．5 本章小结

第4章 昔格达地层隧道支护型式和支护参数研究

4．1 引言

4．2 钢架间距对隧道支护结构变形和内力的影响

4．2．1 模型建立

4．2．2 计算过程

4．3 计算结果分析

4．3．1 拱顶沉降影响分析

4．3．2 初期支护最小主应力影响分析

4．3．3 钢拱架间混凝土初期支护安全性分析

4．3．4 钢拱架段初期支护安全性分析

4．4 本章小结

第5章 纤维锚杆作用下掌子面稳定性控制技术研究

5．1 纤维锚杆的特点及作用

5．2 纤维锚杆作用下掌子面稳定性影响

5．2．1 模型建立

5．2．2 计算过程

5．3 计算结果分析

5．3．1 掌子面水平位移影响分析

5．3．2 拱顶沉降影响分析

5．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果