冰碛层隧道的围岩工程特性及修建技术研究

摘要

冰碛层隧道围岩开挖后极易出现掌子面涌水及洞身坍塌，威胁隧道施工安全；隧道通车后，基底易受列车动载作用产生过大沉降，威胁隧道运营安全。目前，国内外关于冰碛层隧道围岩的研究主要集中在本构模型及路用价值等方面，而隧道修建技术的研究几乎空白。随着川藏铁路建设工作的稳步推进，川藏线将大面积穿越山南、林芝、折多山、海螺沟及康定等冰碛层地质聚集区，针对冰碛层隧道围岩的工程特性及隧道修建技术的研究显得愈发重要。基于此，本文以拉林铁路藏噶隧道为依托工程，从冰碛层隧道围岩的物理特性、力学特性、围岩自稳性及亚分级和隧道支护及加固技术等4个方面展开研究，得到了以下几点结论：　　1.通过资料调研和室内试验的方法，分析了冰碛层隧道围岩的地质成因和不同海拔高度下天然含水率、含石量、密实程度和颗粒形状等4个物理参数的变化规律和取值范围。　　2.通过资料调研、室内试验和数值模拟的方法，得到了冰碛层隧道围岩抗剪强度随密实程度、含石量、含水率和颗粒形状的变化规律；结合依托工程围岩条件，得到了冰碛层隧道围岩累计塑性应变随含水率和动应力的变化规律。　　3.通过资料调研和数值模拟的方法，得到了以密实程度、含石量、含水率和颗粒形状为评价指标的冰碛层隧道围岩自稳性特征和自稳跨度，依据规范中自稳跨度与围岩级别的关系，提出了冰碛层隧道围岩亚分级方法。　　4.通过资料调研和数值模拟的方法，提出了冰碛层隧道超前支护措施、初期支护措施和基底加固范围，并将围岩亚分级方法和隧道支护及加固技术运用到依托工程，验证其安全性。

目录

声明

第 1 章绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 冰碛层隧道围岩工程特性研究现状

1.2.2 冰碛层隧道围岩亚分级研究现状

1.2.3 冰碛层隧道超前支护技术研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

1.3.3 技术路线

第 2 章冰碛层隧道围岩物理特性研究

2.1 冰碛层隧道围岩地质成因

2.1.1 冰川作用的影响

2.1.2 冰川分布的影响

2.2 冰碛层隧道围岩物理参数特征

2.2.1 天然含水率特征

2.2.2 含石量特征

2.2.3 密实程度特征

2.2.4 颗粒形状特征

2.3 本章小结

第 3 章冰碛层隧道围岩力学特性研究

3.1 冰碛层隧道围岩静力学特性

3.1.1 静力学特性研究方法

3.1.2 含石量对抗剪强度的影响

3.1.3 含水率对抗剪强度的影响

3.1.4 密实程度对抗剪强度的影响

3.1.5 颗粒形状对抗剪强度的影响

3.2 冰碛层隧道围岩动力学特性

3.2.1 动力学特性研究方法

3.2.2 动应力幅值对抗剪强度的影响

3.2.3 动应力幅值对累计塑性应变的影响

3.2.4 含水率对累计塑性应变的影响

3.2.5 累计塑性应变模型和参数

3.3 本章小结

第 4 章冰碛层隧道围岩自稳性及亚分级研究

4.1 冰碛层隧道围岩自稳跨度

4.1.1 自稳跨度定义及分类

4.1.2 冰碛层隧道围岩自稳跨度

4.2 冰碛层隧道围岩亚分级方法

4.2.1 冰碛层隧道围岩亚分级标准

4.2.2 冰碛层隧道围岩亚分级方法

4.3 本章小结

第 5 章冰碛层隧道支护及加固技术研究

5.1 冰碛层隧道超前支护技术研究

5.1.1 掌子面破坏范围

5.1.2 超前支护措施及参数推荐

5.2 冰碛层隧道初期支护技术研究

5.2.1 洞身破坏范围

5.2.2 初期支护措施推荐

5.3 冰碛层隧道基底加固研究

5.3.1 基底动应力响应研究方法

5.3.2 列车时速对基底动应力的影响

5.3.3 基底的安全性评价及加固范围的确定

5.4 拉林铁路工程应用实例

5.4.1 藏噶隧道工程概况

5.4.2 藏噶隧道亚分级及施工工法选择

5.4.3 现场施工安全性评价

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目