【摘要】：以在建穿越特提斯-喜馬拉雅斷裂體系的麗香單線鐵路隧道為工程依托,該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,活動(dòng)斷裂規(guī)模大,分布密集,地震活動(dòng)頻繁,震級(jí)大,地震破裂帶長(zhǎng),錯(cuò)位量大,地震動(dòng)峰值加速度0.2g,為高烈度地震區(qū)。隧道具有高烈度區(qū)隧道圍巖破碎、圍巖強(qiáng)度低、透水性強(qiáng)、地應(yīng)力高和節(jié)理裂隙發(fā)育的破壞特征。高烈度區(qū)隧道軟巖大變形初期不僅絕對(duì)量值較大,位移的速度也很快。為了能有效的控制高烈度區(qū)軟巖隧道大變形問(wèn)題,預(yù)防隧道施工過(guò)程中發(fā)生安全事故。本文采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與數(shù)值模擬的方法,對(duì)隧道斷面型式進(jìn)行了優(yōu)化、研究總結(jié)了高烈度區(qū)單線軟弱隧道鐵路穩(wěn)定性的影響因素及控制技術(shù),主要工作如下:(1)從二次襯砌安全性與初支結(jié)構(gòu)受力變形的角度對(duì)原設(shè)計(jì)斷面和優(yōu)化設(shè)計(jì)后的3種大變形斷面進(jìn)行對(duì)比分析,單線鐵路隧道以水平變形為主,墻腰水平收斂隨著斷面曲率的增大而減小。(2)從側(cè)壓力系數(shù)、圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比、最大主應(yīng)力與隧道軸線夾角的角度研究了對(duì)單線鐵路軟巖隧道穩(wěn)定性的影響。隧道變形隨著側(cè)壓力系數(shù)的增大而增大;隨著圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比的減小而增大;最大主應(yīng)力應(yīng)盡量與隧道軸線小角度相交。(3)在軟弱圍巖隧道中進(jìn)行錨桿支護(hù)時(shí),如果錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)不當(dāng),不僅會(huì)造成時(shí)間與資金的浪費(fèi),而且還會(huì)對(duì)隧道的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。以大變形ⅡA型斷面、側(cè)壓力系數(shù)λ=1.5建模,從錨桿的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與布設(shè)位置的角度提出了單線鐵路軟巖隧道錨桿支護(hù)的優(yōu)化方案。上臺(tái)階施作4.5 m錨桿,中臺(tái)階施作6.5 m錨桿,下臺(tái)階不施作錨桿。(4)建立三維數(shù)值模型模擬施工過(guò)程,驗(yàn)證臺(tái)階法施工的安全性。通過(guò)下臺(tái)階單獨(dú)開(kāi)挖與下臺(tái)階與仰拱一次開(kāi)挖、下臺(tái)階與仰拱一次開(kāi)挖上臺(tái)階、中臺(tái)階長(zhǎng)度的不同、封閉距離相同時(shí)上臺(tái)階長(zhǎng)度的不同、上臺(tái)階長(zhǎng)度相同封閉距離的不同之間的對(duì)比分析,研究了單線鐵路軟巖隧道合理的施工方法。上臺(tái)階、中臺(tái)階長(zhǎng)度較短情況下下臺(tái)階與仰拱一次開(kāi)挖、同樣的封閉距離上臺(tái)階長(zhǎng)度比較長(zhǎng)、封閉距離較短的臺(tái)階法施工更有利于控制隧道的變形。(5)為了驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性與安全性,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資料的收集和儀器的安裝,對(duì)試驗(yàn)段相應(yīng)的斷面的進(jìn)行監(jiān)控量測(cè),驗(yàn)證數(shù)值模擬得出結(jié)論的安全性與可靠性,確保工程的安全施工。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U452.28
【圖文】：

等多種不良地質(zhì)現(xiàn)象作用。目前已開(kāi)工的 18 座隧道中，共有 11 座隧道出現(xiàn)了圍巖大變形情況，較長(zhǎng)區(qū)段出現(xiàn)支護(hù)侵限并拆換情況，發(fā)生大變形的隧道地段主要為炭質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)板巖、炭質(zhì)千枚巖、全強(qiáng)風(fēng)化片理化玄武巖及凝灰?guī)r等，層理、片理、節(jié)理等結(jié)構(gòu)面多存在軟弱夾層，屬軟巖或極軟巖。實(shí)測(cè)地應(yīng)力16.11~27.79 MPa，屬極高地應(yīng)力區(qū)。隧道開(kāi)挖變形速率快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)變形量大，高地應(yīng)力、順層偏壓等引起軟巖大變形特征明顯。目前開(kāi)工 18 座隧道，其中文筆山二號(hào)、黃山哨、七達(dá)里、中義、長(zhǎng)坪、白巖子、圓寶山、萬(wàn)拉木、宗思等 9 座隧道自 2016 年春節(jié)后先后出現(xiàn)了較大變形。其中中義隧道、圓寶山隧道、宗思隧道變形情況如圖 1-1 所示。

圖 2-1 中義隧道 2#橫洞工區(qū)正洞掌子面地質(zhì)條件程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征巖性于青藏高原東南部，橫跨山脈中部，與金沙江左岸相鄰區(qū)。測(cè)區(qū)山體的走向大致為南北走向，地勢(shì)從左到右一，位于沖江河與金沙江侵蝕臺(tái)地中。地面高程達(dá)到 2 05度大，自然地橫坡達(dá)到 15°～40°，并且局部有陡崖。坡植被多為松樹(shù)。隧道的埋深較大，在隧道里程 DK58+9到 115 5 m。僅有修建的土質(zhì)便道可以到達(dá)隧道的進(jìn)出口交通狀況一般。道隧區(qū)分布第四系全新統(tǒng)泥石流堆積（Q4sef）碎石土、崩坡堆積（Q4del）碎石土、坡殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)黏土、碎（Q3gl）粉質(zhì)黏土、細(xì)角礫土及碎塊石土，斷層角礫（F（T1l）砂巖夾頁(yè)巖（90 m），三疊系下統(tǒng)（Tβ）片理化

圖 2-2 Ⅴ級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌斷面圖單線鐵路隧道采用Ⅴ級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌斷面，各標(biāo)段隧道發(fā)。大變形段宜采用增大邊墻曲率的優(yōu)化斷面型式，具體斷面內(nèi)容。隧道變形特征量大路隧道 20 座已全部開(kāi)工，其中文筆山二號(hào)、黃山哨、七達(dá)里、子、圓寶山、萬(wàn)拉木、宗思等 9 座隧道自 2016 年春節(jié)后先后截止 2016 年 5 月專家會(huì)，正洞變形較大段落長(zhǎng)度累計(jì)達(dá) 1 44 cm，侵限比例 44%），輔助坑道變形較大段落長(zhǎng)度累計(jì)達(dá) 70道 2#橫洞，2016 年 4 月初從 DK41+520 至掌子面 DK41+685空，最大收斂變形值達(dá)到 510.9 mm，一直采取加固換拱的措

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2761733