淺埋偏壓小凈距隧道施工力學效應(yīng)研究.pdf

1、伴隨國家交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展,隧道工程得以廣泛運用,受隧道選型、線路走向及地形地質(zhì)等因素限制,越來越多的淺埋偏壓大跨小凈距隧道出現(xiàn)在工程實踐中,施工過程中由于受到多重因素耦合效應(yīng),相較與常規(guī)隧道其隧道結(jié)構(gòu)及圍巖力學效應(yīng)更復雜、施工難度、施工風險更高,如何準確把握好其施工力學效應(yīng)及變形破壞機理是隧道施工與運營期間安全保障的關(guān)鍵。鑒于此,本文以江蘇省交通科研項目-《復雜城區(qū)環(huán)境與工程地質(zhì)條件下山嶺隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究》為依托,采用理論

2、分析、數(shù)值計算及現(xiàn)場試驗相結(jié)合的研究方法,開展了淺埋偏壓大跨小凈距隧道施工力學效應(yīng)的研究,重點探討了施工期隧道結(jié)構(gòu)與邊坡變形破壞機理及控制技術(shù)。本文主要研究內(nèi)容包含:
　　(1)淺埋偏壓小凈距隧道施工力學特性及影響因素的分析
　　通過對工程原型的適當簡化,運用分解疊加的等效原則對偏壓隧道開挖后圍巖應(yīng)力場分布進行了求解,論述了影響其圍巖應(yīng)力分布的各項因素。鑒于此,建立數(shù)值計算模型,以隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)受力特征為分析基礎(chǔ),以影響

3、偏壓隧道圍巖穩(wěn)定性的各項因素為技術(shù)指標,系統(tǒng)性量化探討了不同地形偏壓角度、不同隧道埋深、不同隧道凈距下圍巖及支護結(jié)構(gòu)力學特性。
　　(2)淺埋偏壓小凈距隧道動態(tài)施工效應(yīng)及圍巖穩(wěn)定性的評價
　　運用有限元法和 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建反分析模型,對北固山隧道先行洞施工過程中典型斷面位移監(jiān)測進行反演,進而確立了圍巖物理力學參數(shù);在此基礎(chǔ)上基于現(xiàn)場工況建立三維數(shù)值分析模型,進行隧道動態(tài)施工全過程模擬,通過對隧道支護結(jié)構(gòu)、圍巖及邊坡應(yīng)力場、

4、位移場分布及動態(tài)演化過程的分析研究,構(gòu)建了隧道圍巖-邊坡體系相互作用概念模型并對其穩(wěn)定性進行了評價,提出了隧道圍巖-邊坡體系的滑移-拉裂變形破壞模式,認為洞周圍巖位移的牽引效應(yīng)是影響坡體及支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素,隧道開挖擾動、人為削坡等外界因素在這個過程中起到了誘發(fā)作用。同時,以該體系為基本理念,為北固山隧道進口段進洞方案及施工災(zāi)害防治措施的選取提供了技術(shù)支持。
　　(3)隧道圍巖-邊坡體系變形破壞機理及災(zāi)害控制技術(shù)的研究

5、>　　在隧道圍巖-邊坡相互作用體系構(gòu)建的基礎(chǔ)上,針對北固山隧道先行洞進洞過程中已經(jīng)出現(xiàn)的施工災(zāi)害現(xiàn)象,形成了以工程地質(zhì)勘察分析為基礎(chǔ),以隧道圍巖、支護結(jié)構(gòu)及邊坡之間相互作用機理分析為核心,進洞過程中隧道圍巖-邊坡體系應(yīng)力、變形實時監(jiān)測為支撐的復雜地質(zhì)條件下淺埋偏壓小凈距隧道進洞技術(shù)體系,系統(tǒng)闡述了該技術(shù)體系的原理、工藝。從體系整體協(xié)調(diào)與技術(shù)可行性角度出發(fā),提出了以穩(wěn)定邊坡為先導、洞內(nèi)外綜合整治的災(zāi)害控制理念,保證了后行洞平穩(wěn)進洞及整體工