复杂地层大断面隧道围岩分级研究及施工参数优化

摘要

目前的铁路隧道施工阶段围岩分级主要还是依据铁路隧道设计规范中施工阶段围岩分级表，此种分级方法对于地质条件简单的地层较为实用，但是对于复杂地层就显得捉襟见肘，因此有必要开展复杂地层铁路隧道施工阶段围岩分级研究。
　　在复杂地质条件下，隧道围岩的稳定性及支护结构的受力较为复杂，目前尚缺乏足够的设计和施工经验，而不同的施工工法对隧道的影响大小是不同的，一定程度上施工方案选择的正确与否可能决定隧道建设成败。因此建立施工方案比选体系，选择较优施工方案，是隧道工程的设计和施工的前提。
　　为了进一步研究分析复杂地层中隧道施工引起的隧道变形、围岩受力变化和支护受力变化规律，依托八苏木隧道工程实例，采用数值分析的方法模拟隧道实际开挖过程，同时对施工参数进行了优化设计研究。本文主要研究内容有:
　　1、分析和研究国内外隧道围岩分级的现状和发展趋势，运用铁路隧道设计规范中施工阶段围岩分级法对复杂地层下大断面隧道进行围岩分级，指出铁路隧道设计规范中施工阶段围岩分级法在复杂地层中使用的局限性。
　　2、采用灰色系统理论灰色聚类法对复杂地层下大断面隧道进行围岩分级，对比和分析两种围岩分级的结果，指出灰色聚类法适用于复杂地层围岩分级时的优势，建议后续修订的铁路隧道设计规范可以引进此种分级法。
　　3、建立了复杂地层大断面隧道最优施工方案的比选体系，并在八苏木隧道施工方案比选中成功运用。新建的比选体系为类似工程的施工方案比选提供了一定的借鉴意义。
　　4、通过数值仿真模拟隧道开挖过程，分析了不同的上台阶开挖高度和初期支护厚度对隧道变形、围岩受力和支护受力的影响，结合现场监控量测数据进行分析研究，提出较为合理的上台阶开挖高度和初期支护厚度，优化了施工参数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外复杂地层大断面隧道围岩分级的发展现状

1．2．2 国内复杂地层大断面隧道围岩分级的发展现状

1．2．3 新奥法的发展现状

1．2．4 新意法的发展现状

1．2．5 掘进机法(TBM)的发展现状

1．3 问题的提出和论文研究的主要内容、思路及技术路线

1．3．1 问题的提出

1．3．2 论文的主要研究内容

1．3．3 论文的研究思路

1．3．4 论文的技术路线

第2章 复杂地层大断面隧道围岩分级研究

2．1 复杂地层大断面隧道定义

2．1．1 复杂地层定义

2．1．2 大断面隧道定义

2．2 八苏木隧道概况

2．2．1 工程概况

2．2．2 水文地质概况

2．2．3 地质构造及岩性特征

2．3 八苏木复杂地层隧道围岩初步分级

2．4 运用灰色聚类法对八苏木隧道复杂地层进行围岩分级

2．4．1 灰色系统理论的产生和概念

2．4．2 灰色聚类法

2．4．3 灰色聚类法在八苏木隧道围岩分级中的应用

2．5 本章小结

第3章 复杂地层大断面隧道施工方案比选

3．1 施工方案比选的必要性

3．2 施工方案比选的考虑因素

3．3 复杂地层大断面隧道主要施工方法

3．3．1 新奥法

3．3．2 新意法

3．3．3 掘进机法(TBM)

3．4 复杂地层大断面隧道施工方案比选

3．5 八苏木隧道施工方案的确定

3．6 三台阶七步开挖法

3．6．1 概念

3．6．2 三台阶七步法施工步骤

3．7 本章小结

第4章 八苏木隧道数值模拟及施工参数优化

4．1 引言

4．2 八苏木隧道数值模型的建立

4．2．1 设计概况

4．2．1 计算工况确定

4．2．2 建模过程

4．2．3 数值计算及结果分析

4．3 监控量测

4．3．1 监控量测目的

4．3．2 监控量测流程

4．3．3 监控量测方案

4．4 数据对比分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本论文的主要结论

5．2 进一步研究工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果