淺埋偏壓小凈距隧道施工力學效應研究.pdf

1、伴隨國家交通基礎設施建設的迅猛發(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,相較與常規(guī)隧道其隧道結構及圍巖力學效應更復雜、施工難度、施工風險更高,如何準確把握好其施工力學效應及變形破壞機理是隧道施工與運營期間安全保障的關鍵。鑒于此,本文以江蘇省交通科研項目-《復雜城區(qū)環(huán)境與工程地質條件下山嶺隧道施工關鍵技術研究》為依托,采用理論

2、分析、數值計算及現(xiàn)場試驗相結合的研究方法,開展了淺埋偏壓大跨小凈距隧道施工力學效應的研究,重點探討了施工期隧道結構與邊坡變形破壞機理及控制技術。本文主要研究內容包含:
　　(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力場分布進行了求解,論述了影響其圍巖應力分布的各項因素。鑒于此,建立數值計算模型,以隧道圍巖及支護結構受力特征為分析基礎,以影響

3、偏壓隧道圍巖穩(wěn)定性的各項因素為技術指標,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構力學特性。
　　(2)淺埋偏壓小凈距隧道動態(tài)施工效應及圍巖穩(wěn)定性的評價
　　運用有限元法和 BP神經網絡構建反分析模型,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;在此基礎上基于現(xiàn)場工況建立三維數值分析模型,進行隧道動態(tài)施工全過程模擬,通過對隧道支護結構、圍巖及邊坡應力場、

4、位移場分布及動態(tài)演化過程的分析研究,構建了隧道圍巖-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是影響坡體及支護結構穩(wěn)定性的關鍵因素,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害防治措施的選取提供了技術支持。
　　(3)隧道圍巖-邊坡體系變形破壞機理及災害控制技術的研究

5、>　　在隧道圍巖-邊坡相互作用體系構建的基礎上,針對北固山隧道先行洞進洞過程中已經出現(xiàn)的施工災害現(xiàn)象,形成了以工程地質勘察分析為基礎,以隧道圍巖、支護結構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-邊坡體系應力、變形實時監(jiān)測為支撐的復雜地質條件下淺埋偏壓小凈距隧道進洞技術體系,系統(tǒng)闡述了該技術體系的原理、工藝。從體系整體協(xié)調與技術可行性角度出發(fā),提出了以穩(wěn)定邊坡為先導、洞內外綜合整治的災害控制理念,保證了后行洞平穩(wěn)進洞及整體工