复杂地质条件下岩质隧道施工技术研究

摘要

随着我国经济的快速发展,国家对基础建设投资增加的同时,岩质隧道的数量也日益增多。岩质隧道根据地质条件、水文地质条件、埋深、断面形状及尺寸、施工技术条件、工期等因素,有钻爆法、盾构机法、加固地层法等施工方法,但是从目前的工程实际出发,钻爆法以其成本低廉、无须投入大型机械设备、能够适应各种复杂地形和地质条件下的施工等优点,在今后很长一段时期内,仍然是修建岩质隧道的主要方法。 本文选题依托南水北调中线京石段应急供水工程(北京段)西甘池隧洞工程,分析了隧道施工中出现的水害、衬砌裂损和超欠挖的成因,研究了其治理方法；分析了隧道各种开挖方式的优缺点以及光面爆破的技术要点,并根据依托工程不同地质围岩条件,分别设计了合理的施工方案； 论文基于西甘池隧洞洞口段爆破开挖工程实践,根据爆破振动的监测数据,分析了洞口段的爆破振动特征,回归分析出隧洞洞口段地面质点振动速度的变化规律,提出了控制最大单响药量、采用毫秒延期爆破技术、不耦合装药等减震措施,有效地控制了爆破振动对周边建(构)筑物的影响。 论文运用MIDAS-GTS软件对隧道爆破开挖进行数值模拟。首先进行特征值分析,得出爆破振型的特征值,接着对单洞爆破开挖进行时程分析,从应力、速度、位移三个方面分析特殊部位的振动规律；并从应力、速度、位移三个方面对后行洞爆破对先行洞的影响进行分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2国内外发展和研究现状

1.2.1隧道施工中病害治理研究

1.2.2岩质隧道掘进技术研究

1.2.3隧洞爆破振动效应及降振研究

1.2.4隧洞爆破动力分析研究

1.3研究依托工程

1.4论文主要研究内容和方法

1.4.1研究内容

1.4.2研究方法

第2章隧洞施工中病害治理研究

2.1隧道施工中的主要病害

2.1.1隧道水害

2.1.2隧道衬砌裂损

2.1.3隧道超欠挖的影响

2.2隧道病害的成因

2.2.1隧道水害的成因

2.2.2衬砌裂损的原因

2.2.3隧洞超欠挖产生的原因

2.3隧道病害的治理

2.3.1隧道水害的治理

2.3.2衬砌裂损的治理

2.3.3控制超欠挖技术

2.4本章小结

第3章岩质隧洞掘进技术研究

3.1岩质隧洞开挖方法

3.1.1全断面开挖法

3.1.2台阶开挖法

3.1.3分部开挖法

3.2光面爆破的特点及作用机理

3.2.1光面爆破的特点

3.2.2光面爆破的作用机理

3.3光面爆破控制技术

3.3.1光面爆破的质量标准

3.3.2掏槽形式和参数

3.3.3合理选取周边孔参数

3.4不同地质条件下的爆破施工

3.4.1隧洞围岩地质条件

3.4.2爆破参数设计计算

3.4.3爆破施工设计及应用效果

3.4.4爆破技术的应用效果

3.5本章小结

第4章 隧洞洞口段爆破振动监测与降振技术

4.1爆破地震波特征

4.1.1爆破地震波的分类

4.1.2爆破地震波的能量传播特点

4.1.3爆破地震波的危害特点

4.2爆破地震效应的影响因素分析

4.2.1爆破地震波产生的机理

4.2.2药量对爆破地震效应的影响

4.2.3毫秒延期爆破对爆破地震效应的影响

4.3爆破振动监测

4.3.1监测的现场情况

4.3.2监测仪器与测试方法

4.3.3监测点的布置

4.3.4监测结果

4.4爆破振动监测结果的回归分析

4.4.1爆破振动强度的衡量标准及回归数学模型

4.4.2回归结果及分析

4.5控制爆破振动效应技术

4.5.1控制最大单响药量

4.5.2采用毫秒延期爆破技术

4.5.3选择合理的装药结构

4.5.4采用预裂爆破和开挖减震沟

4.6本章小结

第5章爆破振动数值模拟分析

5.1岩石爆破破坏机理

5.1.1岩石爆破破坏理论

5.1.2岩石爆破振动波的产生与传播

5.1.3爆破冲击荷载的简化

5.2 MIDAS-GTS程序计算原理

5.2.1特征值分析原理

5.2.2时程分析原理

5.3模型特征值分析

5.3.1数值计算模型

5.3.2岩石物理力学参数及力学模型

5.3.3初始条件和边界条件

5.3.4特征值分析

5.4爆破振动时程分析

5.4.1边界条件及阻尼

5.4.2爆破荷载取值

5.4.3单洞爆破开挖模拟及分析

5.4.4后行洞对先行洞的振动影响

5.5本章小结

结 论

参考文献

在读硕士学位期间取得的研究成果

致谢