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　　【摘要】： 通透肋式拱梁隧道(本論文中的龍瀑隧道)在我國隧道史上首創,總長為80m,傍山淺埋,半明半暗形式的隧道。由于該隧道半明半暗形式的特殊性,其隧道開挖是在山體淺表層進行暗洞開挖,其隧道圍巖變形及破壞主要集中在隧道掌子面及其上方巖體中,在該隧道施工過程中,既要考慮到隧道圍巖本身的穩定性又要注意到隧道所在山體整體的穩定性。本文結合安徽省龍瀑隧道,采用地質條件研究與數值模擬分析相結合的研究手段,對這種通透肋式拱梁隧道新型結構進行了巖體結構特征、變形破壞模式、變形監測分析和地應力釋放率的研究。 ①根據邊坡變形跡象,并結合邊坡監測資料可知,邊坡變形原因主要為地形地貌、巖體結構、降雨、隧道開挖進尺、施工爆破等五個方面。 ②通過現場地質調研分析得出隧道的變形模式主要有兩種順層滑坡和傾倒變形。 ③通過參數反演,在天然狀態下穩定性系數為1.15;在爆破、降雨等因素影響下,穩定性系數1.04,處于極限平衡狀態;在地震情況下,穩定性系數0.99,極可能產生整體失穩。 ④通過變形監測分析,龍瀑隧道是傍山淺埋偏壓隧道,坡體變形除了開挖卸荷引起一部分位移外,還有本身巖體結構面控制的影響,其變形的規律是從外向內延伸,隧道坡體位移主要由控制性結構面控制發展的。從監測數據總體上來看,管棚加固深度為15m,而邊坡變形深度為9m,也說明管棚的深度是足夠的,管棚加固對坡體整體穩定性起了控制性加固作用。 ⑤現場地質調查和監測鉆孔資料表明,在隧道中存在一組非常發育的傾坡外控制性結構面,而在隧道開挖過程中,證實了位移的突變是由于控制性結構面張開造成的,通過開挖進尺與位移百分比的關系,我們估算出其控制性結構面張開的位移值。 ⑥根據公路隧道設計規范中的假定,運用古典庫侖土壓力公式推導出通透肋式拱梁隧道這種新型結構的襯砌荷載計算方法。 ⑦通過數值模擬研究,我們得到一些規律,從圍巖受力方面來看,隧道開挖后,在隧道圍巖中其第一條控制性軟弱結構面附近出現拉應力集中,而在拱腳位置處出現壓應力集中;在支護結構上,在靠近第一條控制性軟弱結構面附近的結構內側,出現壓應力集中,而在靠近第一條控制性軟弱結構面的結構外側,出現拉應力集中。塑性區出現在拱腳,這個就需要我們在設計和施工過程中注意。再通過建立一個目標函數,將數值模擬中監測點的位移結果與修正后的實測監測點位移結果進行了對比,確定了龍瀑隧道的最佳地應力釋放率在60%～70%之間。 ⑧根據接近的真實地應力釋放率,分析了圍巖—支護結構之間的變形性狀及力學特性。 【關鍵詞】：圍巖—支護結構 變形模式 穩定性 變形監測 數值模擬
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：U451
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.085984
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 前言10-21
• 1.1 選題依據及研究意義10-12
• 1.2 國內外研究現狀12-18
• 1.2.1 隧道圍巖穩定性研究現狀12-15
• 1.2.2 隧道支護理論的發展15-16
• 1.2.3 巖體結構研究現狀16-18
• 1.3 研究內容與技術路線18-21
• 1.3.1 研究內容18-19
• 1.3.2 研究思路19
• 1.3.3 技術路線19-21
• 第2章 龍瀑隧道工程地質概況21-30
• 2.1 隧址地質背景21-22
• 2.2 氣象水文22
• 2.2.1 氣象22
• 2.2.2 水文22
• 2.3 地形地貌22-23
• 2.4 地層巖性23-24
• 2.5 地質構造24
• 2.6 風化卸荷24-25
• 2.7 水文地質條件25
• 2.8 地震25-30
• 第3章 隧道巖體結構特征與變形機制研究30-43
• 3.1 概述30-32
• 3.1.1 龍瀑隧道開挖體型30-31
• 3.1.2 隧道開挖施工進度31-32
• 3.2 巖體結構特征研究32-35
• 3.3 隧道圍巖分級35-37
• 3.3.1 初步分級35-36
• 3.3.2 詳細定級36-37
• 3.3.3 綜合評判37
• 3.4 隧道圍巖變形破壞跡象及特征分析37-38
• 3.5 隧道圍巖變形因素分析38
• 3.6 隧道圍巖變形失穩模式研究38-40
• 3.7 坡體穩定性分析40-42
• 3.7.1 參數反演40-41
• 3.7.2 塊體穩定性計算41-42
• 3.8 場地工程地質條件評價與建議42
• 3.9 本章小結42-43
• 第4章 隧道變形監測及成果分析43-70
• 4.1 監控意義及預期目標43-45
• 4.1.1 擬解決的主要問題及預期目標43
• 4.1.2 信息化反饋分析43-45
• 4.2 量測的布置45-50
• 4.2.1 項目選擇45-46
• 4.2.2 量測斷面的布置46-50
• 4.2.3 數據采集50
• 4.3 監控量測分析方法50-51
• 4.4 監測成果分析51-68
• 4.4.1 坡體深部位移51-59
• 4.4.2 地表沉降59-62
• 4.4.3 開挖進尺與坡體位移關系研究62-68
• 4.5 本章小節68-70
• 第5章 隧道圍巖—支護結構相互作用及數值方法70-78
• 5.1 隧道圍巖—支護結構相互作用原理70-72
• 5.2 通透肋式拱梁隧道襯砌荷載的計算方法72-74
• 5.3 隧道施工過程的有限元模擬概述74-78
• 5.3.1 隧道開挖卸荷的基本思想74-75
• 5.3.2 隧道施工過程的模擬75-78
• 第6章 隧道圍巖—支護體系相互作用數值模擬分析78-100
• 6.1 隧道模型建立及參數的確定78-83
• 6.1.1 基本假定78
• 6.1.2 地質概化模型78-79
• 6.1.3 參數選取79-82
• 6.1.4 追蹤點的布設82-83
• 6.2 均質巖土體條件下的圍巖變形性狀及力學特征分析83-87
• 6.2.1 隧道開挖后圍巖變形分布特征分析84-85
• 6.2.2 隧道開挖后圍巖受力分布特征分析85-86
• 6.2.3 小節86-87
• 6.3 地應力釋放率對圍巖-支護體系的影響87-94
• 6.3.1 地應力釋放率對位移分布的影響87-93
• 6.3.2 地應力釋放率對應力分布的影響93-94
• 6.4 隧道圍巖—支護相互作用變形性狀及力學特征分析94-99
• 6.4.1 隧道開挖后無支護狀態下圍巖變形性狀及力學特征分析94-96
• 6.4.2 隧道開挖支護狀態下圍巖變形性狀及力學特征分析96-98
• 6.4.3 隧道開挖支護狀態下支護結構力學特征分析98-99
• 6.5 本章小節99-100
• 第7章 結論與展望100-102
• 7.1 結論100-101
• 7.2 后續工作展望101-102
• 致謝102-103
• 參考文獻103-104