淺埋大斷面高速鐵路巖溶隧道信息化施工和數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，隨著我國高速鐵路的發(fā)展，在巖溶地區(qū)修建鐵路隧道與日俱增，巖溶地區(qū)隧道穩(wěn)定性問題也已成為工程建設中的突出問題，要順利地進行工程建設，就必須解決巖溶對工程的影響及工程誘發(fā)的地質(zhì)災害問題。本文依托云桂鐵路客運專線東風巖溶隧道，詳細探討巖溶特征和分布規(guī)律，采用隧道超前地質(zhì)預報與風險評估、現(xiàn)場監(jiān)控量測以及巖溶隧道施工數(shù)值模擬相結(jié)合的方式，開展了東風巖溶隧道的信息化施工和施工優(yōu)化模擬研究。通過東風巖溶隧道的系統(tǒng)研究可以得到如下結(jié)論：

2、　　(1)在歸納總結(jié)巖溶隧道基本特征基礎上，探討了淺埋大斷面東風巖溶隧道的主要特征，即巖溶和巖溶水發(fā)育。地表巖溶主要為峰縱、巖溶洼地、漏斗、豎井、落水洞等，地下則主要表現(xiàn)為溶隙、巖溶、地下暗河等；在此基礎上，分析了淺埋大斷面東風巖溶隧道的主要工程地質(zhì)問題，即突水、突泥問題、巖溶地面塌陷以及巖溶洞穴的坍塌和溶洞充填物的失穩(wěn)等問題。
　　(2)針對TSP203傳統(tǒng)地質(zhì)超前預報方法的不足，提出綜合P波、SH和SV波、縱橫波波速比、泊松比

3、和動態(tài)彈性模量等多參數(shù)解譯隧道巖性構造，并與地質(zhì)雷達和紅外探測儀結(jié)合相互驗證預測預報隧道巖體巖性的可靠性，該研究成果成功用于云桂鐵路客運專線東風巖溶隧道的地質(zhì)超前預報工作；基于水徑流模數(shù)法、簡易均衡法分別對隧道正常涌水量、雨季最大涌水量進行計算預測，為本隧道施工風險評估提供可靠參數(shù)；通對東風巖溶隧道風險評估研究，揭示東風巖溶隧道中存在有風險等級為高度以上的初始風險，以塌方和突水突泥風險尤為突出。
　　(3)對東風巖溶隧道典型巖溶發(fā)

4、育斷面開展拱頂下沉、周邊收斂和鋼支撐內(nèi)力等現(xiàn)場監(jiān)控量測，揭示了Ⅲ級圍巖在錨噴（組合錨桿、掛鋼筋網(wǎng)片、C25噴射砼）的初期支護措施下，在12天左右圍巖基本達到穩(wěn)定狀態(tài)；Ⅳ級圍巖在錨噴（鋼支撐、組合錨桿、掛鋼筋網(wǎng)片、C25噴射砼）的初期支護措施下，在14天左右圍巖基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。鋼支撐內(nèi)力沒有異常變化，在14天左右基本達到穩(wěn)定。
　　(4)巖溶分布對大斷面隧道施工影響模擬研究結(jié)果表明，當夾巖厚度一定時，溶洞位于拱腰附近對隧道的穩(wěn)定性

5、是最不利的，圍巖塑性破壞區(qū)較大，錨桿軸力分布差異也較大；溶洞位于拱頂時對隧道的圍巖穩(wěn)定性影響最小。圍巖變形模擬計算結(jié)果表明，溶洞位于拱腰附近時采用回填處理方案較加長加密夾巖錨桿效果好。
　　大斷面巖溶隧道地質(zhì)條件復雜，圍巖穩(wěn)定性差，突水突泥現(xiàn)象頻發(fā)，本文通過巖溶地質(zhì)特征分析、超前地質(zhì)預報研究、施工風險評估、現(xiàn)場監(jiān)控量測分析和施工數(shù)值模擬計算，揭示了巖溶隧道在施工過程中巖溶地質(zhì)分布特征、圍巖和支護結(jié)構的力學性狀，指導了大斷面巖溶隧道