【摘要】：引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞穿越秦嶺造山帶,因超長(zhǎng)而跨越主要構(gòu)造單元,因埋深大而面臨高地應(yīng)力條件,加之秦嶺造山帶的多期造山運(yùn)動(dòng)過(guò)程,因此隧洞工程地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變,嶺北TBM施工段屬于千枚巖段,總長(zhǎng)度16.59km,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生圍巖大變形。從整體上把握隧洞地質(zhì)環(huán)境特征,對(duì)圍巖進(jìn)行收斂和圍巖壓力監(jiān)測(cè),分析其規(guī)律性,對(duì)圍巖支護(hù)方式和時(shí)機(jī)選擇具有重要意義。論文具有明顯的工程應(yīng)用價(jià)值。(1)梳理了圍巖隧洞大變形機(jī)理和支護(hù)方式研究,秦嶺造山帶已建隧洞工程地質(zhì)和圍巖特性研究的主要成果。圍巖大變形的成因主要來(lái)自圍巖自承能力不足或膨脹巖石，剛?cè)崧?lián)合支護(hù)是其主要支護(hù)方式,嶺北TBM施工段圍巖工程特性是圍巖收斂和圍巖壓力表現(xiàn)的內(nèi)在原因,傳統(tǒng)的工程地質(zhì)分析方法解釋圍巖工程特性難度較大,需要發(fā)展新的工程地質(zhì)分析思路。(2)首次將以板塊構(gòu)造為核心的秦嶺造山帶理論研究成果應(yīng)用于秦嶺隧洞圍巖地質(zhì)環(huán)境研究中�？紤]了隧洞圍巖宏觀構(gòu)造特征、細(xì)觀組構(gòu)特征、變質(zhì)程度的劃分、是否發(fā)育流動(dòng)構(gòu)造等因素,在構(gòu)造層次理論基礎(chǔ)上,將隧洞圍巖劃分為8個(gè)區(qū)段,從根本上把握了隧洞的工程地質(zhì)條件。嶺北TBM施工段圍巖基本特性是:屬于中層次構(gòu)造,埋深大,屬于高應(yīng)力區(qū)。千枚巖面理與隧洞走向垂直或大角度相交,有利于圍巖穩(wěn)定。千枚巖強(qiáng)度大,不易發(fā)生圍巖大變形。局部節(jié)理發(fā)育帶或涌水帶圍巖穩(wěn)定性差,需加強(qiáng)支護(hù)或預(yù)支護(hù)。(3)選取若干典型斷面進(jìn)行圍巖收斂和圍巖壓力監(jiān)測(cè),并恢復(fù)收斂損失。得到全收斂值。5號(hào)支洞最大水平收斂和拱頂相對(duì)沉降值分別為33.84mm和19.68mm。左右拱腰和拱頂壓力監(jiān)測(cè)最大值為0.31MPa、0.53MPa和0.43MPa.TBM主潤(rùn)k56+926.5處最大水平收斂和拱頂相對(duì)沉降值為53.68mm和6.09mm:TBM主洞k56+963.62處,最大水平收斂和拱頂沉降值為60.01mm和6.28mm。與《噴射混凝土技術(shù)規(guī)范》(GB50086-2001)的相對(duì)位移比較,圍巖均處于穩(wěn)定狀態(tài)。采用工程類比法,判定監(jiān)測(cè)段均未發(fā)生大變形。圍巖未發(fā)生大變形的原因是:巖石屬于較硬巖或堅(jiān)硬巖,巖體相對(duì)完整,粒狀礦物含量多,高應(yīng)力下圍巖發(fā)生彎折破壞,沿結(jié)構(gòu)面未發(fā)生滑移。(4)嶺北TBM施工段圍巖破壞方式主要是拱頂脆性彎折破壞,主要位于本段南部隧洞。表現(xiàn)為TBM掘進(jìn)后洞壁拱頂附近20～50cm厚度范圍內(nèi)圍巖破碎,出現(xiàn)拱頂部位的圍巖彎折內(nèi)鼓破壞現(xiàn)象,掉塊現(xiàn)象嚴(yán)重。分析其成因,認(rèn)為是高地應(yīng)力引起的拱頂附近因巖石抗拉強(qiáng)度不足發(fā)生的彎折破壞現(xiàn)象。因碎塊體積小,數(shù)量多,建議采用鋼筋排結(jié)合鋼拱架支護(hù)技術(shù),效果很好。本文提出了以板塊構(gòu)造為核心的秦嶺造山帶理論研究成果在秦嶺隧洞圍巖工程特性應(yīng)用的具體實(shí)施方法,即通過(guò)一級(jí)決定因素和二級(jí)決定因素,層層逼近圍巖工程特性的研究尺度,完成了大尺度、小比例尺、精度低的造山帶理論研究成果向工程應(yīng)用尺度的轉(zhuǎn)化,具有創(chuàng)新性。
【圖文】：

目前我國(guó)修筑的隧洞工程會(huì)因復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和便利交通的要求而變得越長(zhǎng)越大，如今從常見(jiàn)的百米埋深隧洞，已經(jīng)發(fā)展到越來(lái)越多埋深至上千米的隧洞，許多體現(xiàn)在與礦產(chǎn)資源開(kāi)采和地下能源開(kāi)發(fā)相關(guān)的工程中。隨著隧洞不斷增加開(kāi)挖深度，相應(yīng)的工程災(zāi)害也日趨增加，這將對(duì)深埋隧洞的穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的威脅，比如常出現(xiàn)軟巖大變形、軟巖流變、突涌水、高巖溫、高地應(yīng)力巖爆等問(wèn)題。因此，深埋隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中所產(chǎn)生的工程地質(zhì)問(wèn)題越來(lái)越被國(guó)內(nèi)外專家所研究重視。國(guó)內(nèi)外在修建的許多隧洞中，一部分可能面臨軟弱圍巖環(huán)境。當(dāng)在此類工程地質(zhì)環(huán)境中施工時(shí)，特別對(duì)于埋深很大的隧洞會(huì)經(jīng)常遇到圍巖大變形工程問(wèn)題。如在建成惠那山隧洞（埋深約 400m，日本）中，當(dāng)隧洞開(kāi)挖后，由于圍巖軟弱圍巖頂部沉降量達(dá)到 43-94cm。已建成的木寨嶺公路隧道（埋深約 120m，中國(guó)甘肅），圍巖環(huán)境屬于碳質(zhì)板巖混合泥巖，隧道在施工時(shí)，頂部沉降量嚴(yán)重區(qū)域已經(jīng)達(dá)到 155cm，見(jiàn)圖 1-1。對(duì)于具有典型工程意義的烏鞘嶺鐵路隧道【1-2】（中國(guó)蘭武二線），由于巖性軟弱，在地應(yīng)力較高段進(jìn)行施工時(shí)，監(jiān)測(cè)出高達(dá) 105cm 的隧洞頂部沉降，見(jiàn)圖 1-2。軟巖大變形是一種危害性比較大的工程地質(zhì)問(wèn)題，它容易給施工帶來(lái)諸多不便、損傷工程設(shè)備、增加項(xiàng)目成本、造成工期耽擱等諸多問(wèn)題，因此對(duì)軟巖隧洞大變形預(yù)測(cè)及控制課題的研究應(yīng)刻不容緩。

目前我國(guó)修筑的隧洞工程會(huì)因復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和便利交通的要求而變得越長(zhǎng)越大，如今從常見(jiàn)的百米埋深隧洞，已經(jīng)發(fā)展到越來(lái)越多埋深至上千米的隧洞，許多體現(xiàn)在與礦產(chǎn)資源開(kāi)采和地下能源開(kāi)發(fā)相關(guān)的工程中。隨著隧洞不斷增加開(kāi)挖深度，相應(yīng)的工程災(zāi)害也日趨增加，這將對(duì)深埋隧洞的穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的威脅，比如常出現(xiàn)軟巖大變形、軟巖流變、突涌水、高巖溫、高地應(yīng)力巖爆等問(wèn)題。因此，深埋隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中所產(chǎn)生的工程地質(zhì)問(wèn)題越來(lái)越被國(guó)內(nèi)外專家所研究重視。國(guó)內(nèi)外在修建的許多隧洞中，一部分可能面臨軟弱圍巖環(huán)境。當(dāng)在此類工程地質(zhì)環(huán)境中施工時(shí)，特別對(duì)于埋深很大的隧洞會(huì)經(jīng)常遇到圍巖大變形工程問(wèn)題。如在建成惠那山隧洞（埋深約 400m，日本）中，當(dāng)隧洞開(kāi)挖后，由于圍巖軟弱圍巖頂部沉降量達(dá)到 43-94cm。已建成的木寨嶺公路隧道（埋深約 120m，中國(guó)甘肅），圍巖環(huán)境屬于碳質(zhì)板巖混合泥巖，隧道在施工時(shí)，頂部沉降量嚴(yán)重區(qū)域已經(jīng)達(dá)到 155cm，，見(jiàn)圖 1-1。對(duì)于具有典型工程意義的烏鞘嶺鐵路隧道【1-2】（中國(guó)蘭武二線），由于巖性軟弱，在地應(yīng)力較高段進(jìn)行施工時(shí)，監(jiān)測(cè)出高達(dá) 105cm 的隧洞頂部沉降，見(jiàn)圖 1-2。軟巖大變形是一種危害性比較大的工程地質(zhì)問(wèn)題，它容易給施工帶來(lái)諸多不便、損傷工程設(shè)備、增加項(xiàng)目成本、造成工期耽擱等諸多問(wèn)題，因此對(duì)軟巖隧洞大變形預(yù)測(cè)及控制課題的研究應(yīng)刻不容緩。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV554

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6 費(fèi)t熽

本文編號(hào)：2654232