龍泉寺隧道穩(wěn)定性分析及施工技術(shù)研究.pdf

1、隧道建造中，因隧道工程施工的人為擾動對天然巖體造成了影響，并使天然應(yīng)力場發(fā)生了改變，導(dǎo)致隧道周圍圍巖應(yīng)力的自協(xié)調(diào)和重新分布，形成二次應(yīng)力場，其間伴隨著圍巖近場應(yīng)力的轉(zhuǎn)移，當(dāng)某個時段此應(yīng)力場的最大峰值應(yīng)力超過圍巖自身的強(qiáng)度時，將造成隧道工程巖體的持續(xù)變形和破壞，而局部的破壞可能導(dǎo)致工程巖體破壞的連鎖反應(yīng)，最終造成圍巖的結(jié)構(gòu)性破壞以致失穩(wěn)，給隧道的施工和正常運營帶來巨大的危害和經(jīng)濟(jì)損失。
　　 在現(xiàn)場調(diào)研和綜合分析工程地質(zhì)勘察資料的

2、基礎(chǔ)上，本論文基于國內(nèi)外先進(jìn)的隧道支護(hù)理論和技術(shù)，通過現(xiàn)場觀測、分析工程地質(zhì)構(gòu)造，查明隧道圍巖的工程特征，確定巖體的分級指數(shù)，并利用理論分析和數(shù)值計算設(shè)計手段，對龍泉寺隧道的施工方案與施工步驟進(jìn)行優(yōu)化，同時采用超前預(yù)報手段對隧道的穩(wěn)定性進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，以便完善和改進(jìn)隧道支護(hù)設(shè)計，確保隧道工程掘進(jìn)與支護(hù)的順利施工。
　　 論文的主要研究成果有如下幾點：
　　 1)分析勘察資料，研究影響龍泉寺隧道穩(wěn)定性的主要因素，通過野外

3、現(xiàn)場勘測地質(zhì)條件，了解隧道區(qū)域內(nèi)的交通、水文以及地質(zhì)構(gòu)造等信息；
　　 2)利用定量和定性分析法對龍泉寺隧道圍巖進(jìn)行分級與質(zhì)量評價，根據(jù)分析結(jié)果，龍泉寺隧道圍巖劃分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三個大級。其中，Ⅲ級又分為Ⅲ1和Ⅲ2，對應(yīng)的施工和支護(hù)分別為：全斷面爆破+噴混凝土支護(hù)、全斷面爆破+根據(jù)現(xiàn)場情況控制進(jìn)尺并噴錨支護(hù)；Ⅳ級又分為Ⅳ1、Ⅳ2和Ⅳ3，對應(yīng)的施工和支護(hù)分別為：采用兩臺階法開挖+超前錨桿預(yù)支護(hù)、采用三臺階法開挖+超前小導(dǎo)管注漿、采用

4、三臺階預(yù)留核心土方法開挖+超前小導(dǎo)管注漿+掌子面超前注漿；Ⅴ級又分為Ⅴ1和Ⅴ2，對應(yīng)的施工和支護(hù)分別為：采用三臺階預(yù)留核心土方法開挖+加大鋼拱架尺寸+超前小導(dǎo)管注漿(必要時雙層)+掌子面超前注漿+噴射高強(qiáng)度混凝土、采用三臺階預(yù)留核心土方法開挖+超前小導(dǎo)管注漿(雙層)+掌子面超前注漿，必要時周邊注漿，噴射鋼纖維混凝土。
　　 3)利用數(shù)值計算技術(shù)分析隧道黃土段各種施工方式對隧道的穩(wěn)定性影響，研究結(jié)果表明：在圍巖位移方面短臺階七步法

5、>CRD法>雙側(cè)壁法，從控制結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面來看，雙側(cè)壁法>短臺階七步法>CRD法，在隧道的拱腳和墻腳處結(jié)構(gòu)的彎矩較大，結(jié)構(gòu)安全性較低。三種施工方法中隧道的變形主要發(fā)生在各個部位的開挖中，隧道仰拱施工完成后，隧道斷面的變形與下沉基本保持不變。
　　 4)根據(jù)研究成果確定隧道施工的具體方案、步驟及相關(guān)施工細(xì)節(jié)，施工總體方案為：洞口場地開挖完成后，砌筑洞頂截排水溝，根據(jù)情況進(jìn)行洞頂?shù)乇砑庸?，開挖洞口土石方；運用預(yù)報成果數(shù)據(jù)實現(xiàn)隧道動態(tài)設(shè)

6、計及施工，針對不良地質(zhì)地段及斷層破碎帶采用超前預(yù)支護(hù)；隧道洞門采用明挖法，Ⅴ級、Ⅳ級圍巖段采用三臺階法施工，Ⅲ級、Ⅱ級圍巖段采用臺階法施工，隧道采用鉆爆法施工，各初期支護(hù)噴射混凝土采用C25混凝土。
　　 5)通過對掌子面地質(zhì)素描、地質(zhì)雷達(dá)與TSP超前地質(zhì)預(yù)報相結(jié)合方法對掌子面前方地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報研究。研究發(fā)現(xiàn)：掌子面(DK21+077)前方130米范圍內(nèi)下伏為強(qiáng)風(fēng)化蝕變安山巖，巖體破碎，呈碎石狀，松散結(jié)構(gòu)、節(jié)理裂隙發(fā)育，軟塑體