連拱隧道淺埋段邊坡與圍巖相互作用機(jī)理及穩(wěn)定性研究——以湯屯高速公路富溪隧道為例.pdf

1、雙連拱隧道是一種新的隧道形式，其在協(xié)調(diào)平面線型、選擇洞口位置等方面具有較大的自由度，且對地形適應(yīng)性強(qiáng)，近年來得到了越來越廣泛的應(yīng)用。然而，雙連拱隧道整體跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工工序繁瑣，在地形偏壓、地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下修建雙連拱隧道難度較高，尤其在洞口段容易出現(xiàn)襯砌開裂、邊坡變形等一系列工程問題。本文結(jié)合富溪隧道進(jìn)口段工程項目，采用地質(zhì)條件研究與數(shù)值模擬分析相結(jié)合的研究手段，對復(fù)雜地質(zhì)條件下偏壓雙連拱隧道在施工過程中應(yīng)力應(yīng)變變化過程進(jìn)行了

2、全面系統(tǒng)的研究，并在此基礎(chǔ)上分析了隧道圍巖-邊坡體系變形破壞模式和穩(wěn)定性。其外，合理開挖順序作為偏壓雙連拱隧道設(shè)計施工的關(guān)鍵技術(shù)問題，文中對此做了專門研究。研究內(nèi)容和取得的主要成果如下： (1)通過調(diào)查邊坡結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況，較全面的研究了隧道進(jìn)口段巖體結(jié)構(gòu)特征，其中包括結(jié)構(gòu)面工程地質(zhì)特性、空間展布特征、交切關(guān)系。結(jié)果表明，F(xiàn)<,5>斷層是影響富溪隧道進(jìn)口段圍巖、邊坡穩(wěn)定性的控制性結(jié)構(gòu)面，進(jìn)口段因處于F<,5>斷層影響帶內(nèi)，巖體質(zhì)量

3、較差，呈碎裂結(jié)構(gòu)，地基承載力較低。 (2)根據(jù)隧道、邊坡變形破壞現(xiàn)象，結(jié)合邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行變形破壞的機(jī)制和模式分析。結(jié)果表明，隧道變形受地基承載力較低和地形偏壓影響，表現(xiàn)不均勻沉降變形和側(cè)向變形；邊坡變形受隧道圍巖變形誘導(dǎo)，表現(xiàn)為蠕滑-拉裂變形破壞模式。 (3)運(yùn)用FLAC3D程序?qū)λ淼肋M(jìn)口段的施工全過程進(jìn)行三維彈塑性數(shù)值模擬分析，得到了復(fù)雜地質(zhì)條件下偏壓連拱隧道施工時襯砌、圍巖、邊坡應(yīng)力重分布過程和變形過程，從而

4、對隧道和邊坡變形機(jī)理、規(guī)律及變形模式建立較為系統(tǒng)的理性認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上，對隧道圍巖一邊坡體系穩(wěn)定性作出綜合評價。 (4)結(jié)合邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征和變形破壞模式，研究得出隧道圍巖變形是誘導(dǎo)邊坡變形的關(guān)鍵因素，變形治理以控制進(jìn)口段隧道拱頂?shù)淖冃螢橹?，?yīng)及時施做二次襯砌、仰拱，并延長明洞、回填反壓。 (5)運(yùn)用FLAC3D程序?qū)ζ珘哼B拱隧道導(dǎo)洞、主洞不同開挖順序進(jìn)行比較分析，綜合得出，先開挖左側(cè)導(dǎo)洞的導(dǎo)洞開挖順序和先開挖右側(cè)主洞的