蘭渝鐵路木寨嶺隧道高地應力軟巖施工變形控制研究.pdf

1、新建蘭渝鐵路是我國重點支撐性基礎設施項目,論文以新建蘭渝鐵路木寨嶺隧道為研究背景,結合木寨嶺隧道現(xiàn)場施工方法、監(jiān)控量測實測項目,運用數(shù)值模擬方法進行高地應力軟巖大變形控制技術方面的研究。
　　論文針對木寨嶺隧道施工現(xiàn)場因大變形產(chǎn)生的拱架變形、二襯開裂等問題開展了以下研究:
　　(1)論文根據(jù)木寨嶺隧道的工程地質情況,結合室內土工試驗的試驗結果,選取模型材料計算參數(shù);在隧道施工現(xiàn)場選取典型斷面,監(jiān)測斷面開挖后圍巖的變形情況,并

2、對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行回歸分析,得出木寨嶺隧道高地應力大變形軟巖的變化規(guī)律。
　　(2)論文運用有限元軟件 MIDAS-GTS對木寨嶺隧道三臺階法施工進行數(shù)值模擬,研究隧道開挖過程中圍巖隨開挖步和掌子面相對位置變化引起的變形所占總變形的比例,得出控制大變形的技術措施,進一步研究隧道塑性區(qū)范圍、側壓力系數(shù)對支護結構變形、應力的影響,提出支護方式的優(yōu)化措施。
　　(3)通過模擬有大拱腳二襯和無大拱腳二襯施工,研究在兩種情況下隧道圍巖的變

3、形、受力特點,驗證二襯澆筑技術改進的合理性和有效性,提出隧道二襯施工的優(yōu)化措施。
　　(4)通過對木寨嶺隧道CRD法施工過程的數(shù)值分析,對比三臺階法施工的圍巖受力變形情況,為木寨嶺隧道施工方法的選取提出建設性意見。
　　論文得出了如下研究成果:
　　(1)通過對木寨嶺隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)的回歸分析處理驗證了現(xiàn)場施工方法、支護形式的合理性,能夠較準確地判斷二襯施做得合理時機,并為必要時及時調整支護結構提供有力依據(jù)。
　　(

4、2)數(shù)值模擬結果表明收斂曲線開挖面前方先行變形占總變形的32.8％,掌子面變形占總變形的54.9%,掌子面后方變形占總變形的12.3%,軟弱圍巖隧道施工中加強拱部超前支護對控制大變形有重要作用,由此提出有效的高地應力軟巖隧道大變形控制技術。
　　(3)通過對有大拱腳二襯和無大拱腳二襯數(shù)值模擬,計算結果表明有大拱腳二襯圍巖拱頂下沉值比無大拱腳二襯圍巖減小36%,有大拱腳二襯圍巖水平收斂值比無大拱腳二襯減小38%,表明與無大拱腳二襯相

5、比,有大拱腳二襯可以明顯減小圍巖拱頂下沉值、水平收斂值。
　　(4)運用有限元軟件對木寨嶺隧道CRD法進行數(shù)值模擬,計算結果表明:與三臺階法相比,CRD法施工圍巖拱頂沉降減少10%,水平收斂減少12%,應力變化曲線更平緩,變化幅度更小,支護結構更合理。
　　綜上所述,論文結合木寨嶺隧道現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),進行了大量數(shù)值模擬計算,驗證了現(xiàn)場施工方法的合理性,并提出了更合理的大變形控制技術及優(yōu)化措施,為木寨嶺隧道及類似隧道的設計施工提