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上官隧道施工动态监测与围岩稳定性分析

占慧鸣  
【摘要】:随着我国公路交通建设的高速发展,大量的公路隧道纷纷兴建。由于新奥法与传统的矿山法相比具有诸多优点,目前仍是我国公路隧道施工的主要方法。作为新奥法的三大支柱之一,施工监测是直接关系到隧道施工安全的关键。因此,开展公路隧道施工动态监测和围岩稳定性分析的研究具有理论和实际意义。 本文以杭瑞高速公路上官隧道工程为背景,结合该隧道区域工程地质条件,根据相关规范设计了具有较强适用性的监测施工方案,为现场监测工作提供了有效的指导。 采用两步分析法对监测数据进行了处理与分析。首先采用统一的Excel表格对原始数据进行了预处理,初步探讨了监测量的变化规律。引入了未确知有理数滤波方法探测与处理粗差,分析结果表明该法克服了传统的跟踪测量法的诸多缺点,具有较好的应用效果。然后,采用数据挖掘技术对监测数据进行了相关性分析、回归分析和聚类分析。聚类分析明确了围岩变形和压力随时间变化过程的四个阶段,为确定二衬施作的合理时机、变形控制值和及时的险情预警提供有力的依据。 运用经验法和理论分析法对上官隧道围岩稳定性进行了分析。利用经验分析方法制订了适合上官隧道的围岩监测控制标准。利用理论分析方法探讨了软岩隧道开挖过程中围岩等效弹性模量与荷载释放系数随时间的变化规律,建立了考虑荷载逐步释放的围岩变形黏弹性模型,结果表明:考虑荷载逐步释放后,软岩隧道围岩的等效弹性模量与荷载释放系数比值基本上符合指数Ⅰ型模型,围岩变形与荷载释放系数成反比例关系。 采用FLAC3D对上官隧道进口浅埋段的施工过程进行了三维数值模拟。探讨了不同的开挖方法和不同的循环进尺施工对隧道变形的影响。分析表明,较正台阶法,上台阶预留核心土施工可以有效的控制围岩变形,且该地质条件下宜选择不大于2 m的小进尺开挖,而不应采用3 m的大进尺开挖方式。最后,将模拟结果与实际监测值进行比较,得出了一些有益的结论。


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