穿越不良地質(zhì)段隧道支護襯砌優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、由于工程地質(zhì)的復(fù)雜性，隧道的設(shè)計選線上往往無法避免經(jīng)過一些特殊地質(zhì)段，更有甚者甚至整條隧道處在這種地質(zhì)中，雖然現(xiàn)行公路隧道設(shè)計規(guī)范對其提出相關(guān)的工程措施，但是并無具體的設(shè)計參數(shù)。其設(shè)計主要采用工程類比的方法進行設(shè)計和設(shè)計變更，從而使得隧道支護襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的差異性，導(dǎo)致工程投資不必要的增加，甚至還存在相當(dāng)大的安全隱患。對此本文首先收集各種不良地質(zhì)段的設(shè)計資料并對其進行統(tǒng)計分析其特征，其次在原預(yù)設(shè)計支護結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計規(guī)范

2、，結(jié)合依托工程的實際地質(zhì)條件，類比中國隧道工程建設(shè)經(jīng)驗與技術(shù)，對該隧道處于石膏和巖溶段進行優(yōu)化。本文先根據(jù)現(xiàn)場實際情況提出優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，再對優(yōu)化方案進行安全性、可行性分析，最后再通過現(xiàn)場監(jiān)控量測驗證調(diào)整。主要研究成果有:
　　(1)根據(jù)安全性、經(jīng)濟性原則依照現(xiàn)場反饋以及對圍巖樣本進行試驗所得出的實際情況，對隧道預(yù)設(shè)計處于巖溶和石膏段不足之處進行優(yōu)化，提出適合依托工程的設(shè)計參數(shù)。
　　(2)運用ANSYS軟件v采取荷載結(jié)構(gòu)法，

3、分別對預(yù)設(shè)計與優(yōu)化設(shè)計的二襯進行分析，得出各個單元的受力情況，并對混凝土受拉部位進行安全性驗算，從計算結(jié)果中看出優(yōu)化設(shè)計不僅在安全系數(shù)上滿足規(guī)范的要求，而且相對于預(yù)設(shè)計減少了隧道建造成本。
　　(3)運用MIDAS/GTS軟件采取有限元強度折減法，通過降低C、φ值分別對預(yù)設(shè)計與優(yōu)化設(shè)計的施做后的初支和二襯進行反復(fù)的計算，得到圍巖安全系數(shù)，并將計算結(jié)果與圍巖穩(wěn)定評價標(biāo)準(zhǔn)進行對比中發(fā)現(xiàn):優(yōu)化設(shè)計相對于預(yù)設(shè)計不僅滿足評價標(biāo)準(zhǔn)的要求，且結(jié)

4、果與標(biāo)準(zhǔn)值相近，因此得出優(yōu)化設(shè)計更適合依托工程。
　　(4)運用現(xiàn)場監(jiān)控量測的方法得出的數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬的結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場所得的數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬得出的圍巖應(yīng)力，排除誤差結(jié)果基本吻合，驗證了該優(yōu)化方案適合依托工程的現(xiàn)場施工要求。同時考慮到后期運營安全，在優(yōu)化設(shè)計地段部位在施工過程中布設(shè)了運營監(jiān)測點，并按照襯砌的極限承載力提出應(yīng)力預(yù)警值。
　　本文的優(yōu)化設(shè)計不僅彌補了原先設(shè)計中存在的風(fēng)險，并且對預(yù)設(shè)計中偏安全的部分進行優(yōu)化，降