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《山东科技大学》 2008年
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软弱地层大断面(厦门)海底隧道施工稳定性控制研究

黄明琦  
【摘要】:本论文结合中国大陆第一座海底隧道——厦门翔安海底隧道施工,以陆域、浅滩段软弱围岩施工稳定性控制为主线,以保护围岩自稳和指导施工为目的,从地质因素和岩体力学方面评价陆域、浅滩段围岩稳定性。通过室内试验、现场监测、数值计算和理论分析,分别对陆域浅滩段CRD工法和CD工法沉降控制对比、CRD工法步距和步序沉降控制作用、变形分配控制原理及应用、锁脚锚杆作用机理数值模拟分析、软弱地层充填注浆沉降控制等进行研究。 利用数值方法,模拟现场土层条件和施工条件,对CD工法和CRD工法分别建模计算,对这两种工法进行数值模拟分析和比较,综合考虑进度、经济、安全等因素,对施工方法进行比选和优选,确定合理的施工方法——CRD施工方法;对CRD工法施工步距和步序进行优化,改进隧道开挖支护方案,将拱顶沉降控制在最小范围内,解决了施工中的技术难题。 将变形分配控制原理应用于翔安隧道施工。首先,通过数值计算和工程经验确定控制的目标值;其次,通过监测确定隧道相应部位的变形信息,与确定的控制目标值对照,随时了解结构变位发展情况;最后,分析过度变位原因,制定相应对策,及时采取措施,修改施工方案,确保施工累计变位小于分步变位累计管理值; 在系统研究锁脚锚杆作用机理的基础上,结合厦门海底隧道软弱破碎围岩地段锁脚锚杆的实际施工状况,建立锁脚锚杆力学分析模型,考虑锁脚锚杆在不同打入角度、有无注浆、设置垫块与否等因素,对拱顶下沉量进行数值模拟,并结合现场监测,对工作面开挖扰动区应力、位移场进行分析,系统地研究了锁脚锚杆受力和变形规律。据此分析了各影响因素与拱顶沉降的关系,优化锁脚锚杆的设计和施工方法; 利用初支刚度和围岩的弱化刚度模量研究围岩的突变失稳,建立初支和围岩相互作用的突变模型,研究结果从理论上解释了壁后注浆加固机理。突变模型定量的给出了突变失稳的关键点,当围岩变形量超过关键点后,围岩就进入了散体区。变形关键点的大小是由围岩—初支系统内部因素决定的,和外界条件无关,因而应根据围岩和初支的具体情况,进行壁后注浆的设计和施工。初支背后充填注浆,加固围岩,提高围岩和初支的承载力和自稳力,控制沉降和变形。壁后注浆沉降控制作用从现场监测的数据得到很好的验证。 厦门翔安海底隧道是中国海底隧道建设的开端,本文结合第一条海底隧道的施工过程、监控量测、数值模拟对隧道施工稳定性控制进行研究,取得的成果指导后续海底隧道的建设。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U455.4

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【引证文献】
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9 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
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7 记者 徐榕蔚;威海均为中方登陆点首选城市[N];威海日报;2010年
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