隧道掌子面穩(wěn)定性分析及其控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)在交通的迅速發(fā)展，地下工程項(xiàng)目修建數(shù)量日益增多，大量長大、深埋、偏壓隧道隨之不斷涌現(xiàn)。隧道在掘進(jìn)過程中不可避免會(huì)遇到各種不同的地層環(huán)境，并且隧道在穿越各種地層時(shí)也會(huì)面臨著各種地質(zhì)災(zāi)害，如：洞周出現(xiàn)變形、地表產(chǎn)生開裂、圍巖失去穩(wěn)定造成掌子面坍塌、掉塊等。這些不僅造成施工困難，施工設(shè)備損壞，而且還延誤工期，增加工程成本，危害人身安全。鑒于目前的情形，對(duì)于隧道掌子面穩(wěn)定性分析及其控制對(duì)策就愈顯緊迫與重要。
　　 本文依托廣甘高速

2、杜家山隧道工程實(shí)例，采用模糊數(shù)學(xué)理論，結(jié)合現(xiàn)場測試與數(shù)值計(jì)算，從定性與定量兩方面對(duì)隧道掌子面穩(wěn)定性進(jìn)行了深入研究，得到成果如下：
　　 1.從掌子面失穩(wěn)類型、失穩(wěn)程度等8個(gè)方面綜述了隧道掌子面的失穩(wěn)狀況；又從隧道開挖后圍巖的應(yīng)力反應(yīng)特性與變形應(yīng)答兩個(gè)方面分析了失穩(wěn)的機(jī)理，最后結(jié)合杜家山隧道開挖后掌子面失穩(wěn)的典型實(shí)例；總結(jié)出易發(fā)生掌子面失穩(wěn)的巖性條件，提出掌子面失穩(wěn)的工程定義；
　　 2.結(jié)合掌子面失穩(wěn)機(jī)理、圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比

3、、現(xiàn)場掌子面失穩(wěn)的實(shí)際狀況和圍巖分類規(guī)范對(duì)掌子面失穩(wěn)進(jìn)行等級(jí)劃分，認(rèn)為：隧道開挖后掌子面的失穩(wěn)范疇可以分為五個(gè)等級(jí)；然后在總結(jié)影響掌子面圍巖穩(wěn)定的5大因素34個(gè)評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)原理，利用C/C++語言實(shí)現(xiàn)了一個(gè)掌子面穩(wěn)定動(dòng)態(tài)評(píng)估體系，然后運(yùn)用該評(píng)估系統(tǒng)對(duì)杜家山隧道掌子面穩(wěn)定狀況作動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，結(jié)果是符合實(shí)際情況的，最后利用該評(píng)估系統(tǒng)又對(duì)100個(gè)開挖斷面進(jìn)行演算，成功率達(dá)92％；
　　 3.從掌子面到達(dá)處隧道的變形特性、

4、掌子面圍巖變形反應(yīng)等四個(gè)方面分析掌子面的支護(hù)對(duì)策；然后依托杜家山隧道實(shí)際情況在進(jìn)行了擠壓變形與收斂變形量測，得到了實(shí)際斷面里程的擠壓-收斂曲線，并選擇三種施工工法對(duì)隧道施工過程進(jìn)行三維數(shù)值模擬分析，其中工法一為不采取任何超前支護(hù)的情況；工法二為掌子面前方核心圍巖小導(dǎo)管注漿+預(yù)留核心土，工法三為采用纖維錨桿加固超前核心土+預(yù)留核心土，三種工法為臺(tái)階法施工，其它條件一樣。然后從計(jì)算角度進(jìn)行開挖后圍巖應(yīng)力、應(yīng)變、初期支護(hù)受力、二次襯砌受力、隧