佛嶺隧道洞口淺埋軟弱圍巖段施工方法.研究

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1、致謝本論文是在導(dǎo)師劉保國教授精心指導(dǎo)下完成的，從選題、構(gòu)思到最終定稿，導(dǎo)師都給予了我悉心的指導(dǎo)，可以說論文的一字一句都凝結(jié)著導(dǎo)師的汗水與心血，兩年來，在學(xué)習(xí)、工作和生活等各方面都得到了導(dǎo)師無微不至的關(guān)懷和極大的支持。導(dǎo)師淵博的知識(shí)、謙虛的態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)和不斷進(jìn)取的精神以及高尚的情操深深地影響和感染著我，這一切都將使我終生受益。值此論文完成之際，謹(jǐn)向恩師劉保國教授致以最真誠的敬意和最衷心的感謝。感謝巖石力學(xué)教研室喬春生教授、劉開云老師的悉心指導(dǎo)和無私關(guān)懷，他們在論文研究過程中給了我大量寶貴意見和建議，使我受益匪淺，事半功倍。感謝隧道與巖土中

2、心的老師們，是諸位老師從學(xué)科的理論知識(shí)、科研的方法、學(xué)科的發(fā)展方向等多個(gè)方面給予了我深深的教誨。特別在此表示最真誠的感謝和最崇高的敬意。感謝教研室的博士師兄時(shí)洪斌、劉文彬、李少剛、崔少東、徐沖、張風(fēng)的大力支持，感謝碩士師弟陳巖、盧寧寧、賈偉的積極配合。感謝同窗好友汪磊、王建、王超、李歡、張勇、趙樂之等同學(xué)給予我學(xué)業(yè)和生活上的熱心幫助和大力支持。最后特別感謝我的父母和兄弟姐妹，多年來，他們的理解、支持、關(guān)心和無私的愛是我求學(xué)的最大動(dòng)力和堅(jiān)實(shí)的后盾，是他們的支持才使我能堅(jiān)強(qiáng)地面對各種困難和挑戰(zhàn)。在此，向他們表示最深切的感謝與祝福!1緒論1．1

3、選題依據(jù)及研究目的1．1．1選題依據(jù)近十年來，國家加大了包括公路在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度，高速公路建設(shè)迅猛發(fā)展，隨著公路建設(shè)的發(fā)展，我國公路隧道在數(shù)量和規(guī)模上有了很大的發(fā)展，施工技術(shù)也有了很大的提高。目前，隧道工程礦山法施工中，已普遍采用了新奧法；巖石隧道施工中采用了鉆爆法掘進(jìn)，并開始使用高效的掘進(jìn)機(jī)施工。高速公路的快速發(fā)展，極大提高了我國公路網(wǎng)的整體技術(shù)水平，優(yōu)化了路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善了交通運(yùn)輸條件，對緩解交通運(yùn)輸?shù)摹捌款i’’制約發(fā)揮了重要作用，有力地促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。隨著高速公路建設(shè)的進(jìn)一步深入，山區(qū)高速公路正進(jìn)入快速發(fā)展期，

4、建設(shè)難度進(jìn)一步加大，特別是高速公路受到線形、技術(shù)指標(biāo)限制，促進(jìn)了公路隧道的迅速發(fā)展。公路隧道能有效縮短行車?yán)锍?、?jié)約運(yùn)費(fèi)、節(jié)約能源、減少汽車損耗、同時(shí)節(jié)約土地、保護(hù)環(huán)境等。因此，隧道建設(shè)是山區(qū)公路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，也是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，公路建設(shè)更多地向山區(qū)發(fā)展，公路隧道已經(jīng)迎來蓬勃發(fā)展的大好時(shí)機(jī)。然而，作為隧道咽喉的洞口段因圍巖狀況相對洞身段差，風(fēng)化破碎嚴(yán)重，開挖后圍巖變形大，成洞困難，容易發(fā)生坍塌冒頂?shù)仁鹿实惹闆r，成為了整個(gè)工程施工工期控制和成本控制的重要部位。由于隧道洞口段最普遍的一個(gè)

5、特點(diǎn)是圍巖軟弱破碎，因此采取恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)技術(shù)，安全、經(jīng)濟(jì)、快速地完成洞口段支護(hù)，如何采取更為有效的施工方法實(shí)現(xiàn)順利進(jìn)洞，確保隧道洞口段施工安全和運(yùn)營安全就顯得重要而迫切了。由于隧道洞口段多屬于強(qiáng)風(fēng)化帶，圍巖一般比較破碎，而且通常夾有土層，覆蓋層一般也比較薄，那么對于這種不利于土體成拱的條件下，怎樣合理利用好各種施工方法，在確保安全的前提下，降低工程投入，提高工作效率，同時(shí)加強(qiáng)對巖層的破壞機(jī)理研究，各種支護(hù)方法和圍巖之間的相互作用的研究，這些工作是目前急需解決的。此外，地質(zhì)的好壞左右著工程的造價(jià)、施工的難易、施工的安全，是隧道成敗的直接因素，

6、但不是決定因素。由于地質(zhì)勘探的局限性和地質(zhì)條件的復(fù)雜性及多變性，隧道施工過程中經(jīng)常會(huì)遇到突然變化的地質(zhì)條件、意外情況等，需要調(diào)北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文整施工方案、施工技術(shù)方案和施工進(jìn)度計(jì)劃，這也是需要研究解決的現(xiàn)實(shí)問題。1．1．2研究目的本文所研究的佛嶺隧道進(jìn)口的圍巖很差，且偏壓嚴(yán)重。隧址區(qū)發(fā)育5條大斷層，以F3和F4斷層影響最大，F(xiàn)1影響最小。斷層使圍巖級(jí)別降低，破碎帶處為V級(jí)，影響帶為Ⅳ級(jí)，易產(chǎn)生洞頂坍落、冒頂，成洞條件變差。由于巖漿形成后冷凝收縮形成裂隙，特別與圍巖接觸處，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，巖石破碎，使圍巖級(jí)別降低，接觸帶處為V級(jí)，

7、易產(chǎn)生洞頂坍落、冒頂，成洞條件變差。隧道進(jìn)口段和出口段，節(jié)理裂隙及風(fēng)化裂隙極為發(fā)育，巖體呈碎裂狀，局部呈散體狀結(jié)構(gòu)，隧道施工開挖切削原有山坡和山體，破壞其原有平衡，會(huì)造成落石、掉塊及坍塌。隧道進(jìn)出口于山體一側(cè)通過；特別左線進(jìn)口處發(fā)育一小沖溝，地形較陡。隧道在此穿越，易由隧道拱肩覆蓋層厚度差異過大而形成偏壓。該隧道圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜，動(dòng)態(tài)施工過程對圍巖產(chǎn)生比較大的影響，為考察施工過程對圍巖和隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，在假定考慮的工況及場地條件下，建立盡可能逼近實(shí)際問題的三維有限元法數(shù)值分析模型進(jìn)行模擬計(jì)算分析，研究因隧道動(dòng)態(tài)施工觸發(fā)圍巖應(yīng)力和塑性

8、區(qū)的特性，及其對隧道結(jié)構(gòu)的影響。研究在斷層破碎帶多、偏壓明顯和圍巖穩(wěn)定性差且潛在涌水量較大的復(fù)雜地質(zhì)條件下長大隧道施工關(guān)鍵技術(shù)，其成果將直接應(yīng)用于佛嶺隧道的設(shè)計(jì)優(yōu)化和施工管理，以保證隧道施工安