兰渝铁路两水隧道软岩开挖及支护技术研究

摘要

随着西部大开发的逐步深入，铁路运输成为解决西部广阔地域人员集散和物资运输的重要手段，大批铁路建设事业在西部地区兴起。在我国西部地区铁路建设中，隧道软岩地质病害一直是亟需解决的工程难题，它对整个铁路建设工程的安全、工期和投资造成很多不利影响。为解决这个难题，许多学者和专家在这方面做出了积极的努力和贡献。
　　兰渝铁路两水隧道穿越炭质千枚岩、板岩夹千枚岩地层，在开挖过程中，隧道出现了过大变形和沉降，围岩呈现出典型的软岩特征。本文以两水隧道施工为背景，从以下各方面讨论了软岩隧道的治理方法。
　　①首先通过各种文献学习国内外有关软岩的研究现状，掌握软岩定义、性质以及相关力学特性，然后通过施工现场实习，收集相关技术资料，为后面的研究工作做准备。
　　②在地应力作用下，隧道开挖后围岩有向洞穴内部挤压的趋势，软岩在这种作用力下会产生明显的塑性变形，侵入建筑界限。为了实现对两水隧道软岩变形的控制，在设计阶段提出合理的预留变形量和支护参数，然后在施工阶段根据现场的情况，对变形进行分类，适当加强支护。
　　③两水隧道在开挖过程中主要运用了三台阶七步法、二台阶四步法、三台阶扩大拱脚以及铣挖挖法等几种工法，对软岩的变形起到很好的控制效果，但是应当根据围岩稳定性合理选择。
　　④本文在数值模拟当中对二台阶四步工法进行合理简化，采用FLAC3D对二台阶工法进行模拟计算。通过对模拟计算所得拱顶沉降量和竖向应力的对比，确定出二台阶四步工法按照上台阶长6m、下台阶长16m以及开挖循环步长1m开挖较为合理。
　　⑤双层初支和双层二衬是比较新颖的隧道施工支护理念，本文在两水隧道试验段的基础上对其施工方法进行了阐述。两种工法对软岩变形都有很好的控制效果，但是施作技术难度大，应当根据工程围岩状况和施工条件作出选择。

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 软岩研究

1．2．2 隧道软弱围岩的研究现状

1．3 研究内容

1．4 研究方法及技术路线

第2章 工程地质条件概述

2．1 隧道概况

2．2 地层特性

2．3 地质构造

2．4 水文地质特征

2．5 地震动参数

2．6 气象资料

第3章 铁路隧道软弱围岩变形的研究

3．1 软弱围岩的变形特征

3．2 预留变形量的取值

3．3 两水隧道大变形控制

3．3．1 炭质千枚岩的特性

3．3．2 大变形分级基准

3．3．3 不同大变形条件下的支护参数

3．4 两水隧道的变形管理基准

3．5 本章小结

第4章 软弱围岩隧道开挖工法的研究

4．1 隧道施工方法的分类

4．2 隧道开挖方法的选择

4．2．1 开挖方法的分类

4．2．2 隧道开挖方法的选择原则

4．3 两水隧道开挖工法

4．3．1 三台阶七步工法

4．3．2 三台阶扩大拱脚工法

4．3．3 二台阶四步工法

4．3．4 铣挖技术的应用

4．4 本章小结

第5章 二台阶工法的数值模拟

5．1 软件简介

5．2 运算基本原理

5．3 隧道工程开挖过程数值模拟基本思想

5．4 模型的建立

5．4．1 研究概况

5．4．2 计算模型和相关参数的选取

5．5 不同埋深的研究

5．6 不同台阶长度的影响

5．6．1 上台阶长度变化的影响

5．6．2 下台阶长度变化的影响

5．7 不同开挖步长的研究

5．8 本章小结

第6章 双层初支和双层二衬的研究

6．1 变形控制情况

6．2 试验段的建立

6．4 双层初支和双层二衬的施工方法

6．5 施工注意事项

6．6 试验结果

6．7 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献