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《成都理工大学》 2008年
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都汶公路龙溪隧道围岩大变形机制及防治研究

王希宝  
【摘要】: 隧道及地下工程中,由软弱岩体构成的围岩,在高地应力(或相对高地应力)、地下水或自身膨胀性能的作用下,其自承能力丧失或部分丧失,产生具有累进性和明显时间效应的塑性变形且变形得不到有效约束的现象,称之为围岩大变形。它既区别于岩爆运动脆性破坏,又区别于围岩松动圈中受限于一定结构面控制的坍塌、滑动等破坏。围岩大变形将破坏支护结构、侵入断面限界,若处理不当将造成塌方,甚至将隧道完全堵塞,极易造成施工人员伤亡、毁坏施工设备、延误工期、增加工程成本,是隧道和地下工程中一种常见而又危害较大的地质灾害。都汶公路龙溪隧道自2004年施工至今,已多次出现大变形险情。查明大变形机制,开展大变形预测预报,有针对性地制定支护措施,对保证龙溪隧道工程的顺利施工有着重要的意义。同时,在丰富和发展大变形研究理论方面也将有具有重要的学术价值。 本文详细阐述了龙溪隧道工程地质条件,对隧道区地应力场分布特征及形成原因进行了研究;基于大量的施工地质跟踪调研、室内外测试,阐明了龙溪隧道围岩大变形的形成机制;在工程地质分析的基础上,运用地下工程现代支护理论和施工理念,结合现代监测技术和数值模拟方法,从大变形的预测、支护两个方面对大变形的防治进行了探讨。主要获得以下研究成果: (1)采用施工阶段现场应力解除法实测了隧道的三维地应力,结合围岩构造形迹和地震地质分析,认为应力解除法获得的主应力方向较为可靠,即最大主应力方向为NE向(与区域应力场不一致),与隧道洞轴线呈大角度相交,对围岩稳定性不利;龙溪隧道洞身段最大主应力量值为24~29MPa,最大横断面主应力量值为21~24MPa,根据《工程岩体分级标准》(GB 50218-94)附录B,洞身段围岩已处于相对高应力状态;通过对围岩的产状调查和构造特征分析,得出了地应力测点前后一定洞身范围内构造应力分量基本一致,并根据叠加原理提出了该洞段应力估算方法。 (2)通过隧道围岩地质特征、赋存状态和变形破裂特征跟踪调研,对龙溪隧道围岩大变形的形成力学机制、破坏模式进行深入研究。认为龙溪隧道围岩大变形机制主要有软岩塑性流动型、塑性剪切滑移型和薄层状软岩弯曲型三种,其中塑性剪切滑移又细分为塑性楔体剪切滑移、塑性剪切滑移、卸荷回弹剪切滑移三种。 (3)从理论上阐明了大变形预测的几个基本问题及预测系统的构建。根据龙溪隧道实际情况提出了具体预测原则,即必须考虑岩体结构和地应力因素,遵循动态预测和综合分析,形成了一套针对龙溪隧道较完整的、分阶段的大变形预测方案,通过对典型段落的具体应用,证明了该预测方案的适用性、可操作性和有效性。 (4)对大变形预测常用的应力强度比法进行了探讨,提出了修正的应力强度比法,即,采用隧道横断面大主应力和岩体强度的比值进行预测,建议采用完整性系数法和Hoek-Brown经验强度准则公式估算岩体强度,更符合工程实际情况。通过对已有大变形隧道和龙溪隧道已变形段的检验性分析,初步证明了其可行性。 (5)依据新奥法思想和公路隧道施工技术规范对龙溪隧道应用新奥法的情况进行了评价,采用有限元软件对龙溪隧道实测应力场下不同支护参数对围岩的加固效果进行数值模拟分析。在变形力学机制和预测研究的基础上,针对龙溪隧道特有的地质特征建立了一套服务于支护设计的围岩分类方案。在以上研究成果基础上确立了大变形的支护原则,制定了一套大变形支护设计方案。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U451.2

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李泽泽;沈军辉;顾涛;张云祥;彭昌翠;;龙溪隧道出口段在地震荷载下变形破裂特征及其数值模拟分析[J];现代隧道技术;2009年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孟陆波;隧道超前地质预报技术与计算机辅助预报系统研究[D];成都理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔阳;复杂地质构造条件隧道施工设计方案与衬砌检测评价[D];长沙理工大学;2010年
2 王琨;花岗岩蚀变带隧道大变形机理研究[D];西南交通大学;2011年
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8 孙欢欢;炭质板岩隧道围岩变形特性与支护参数研究[D];中南大学;2012年
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10 杨词光;都汶公路地震前后地应力场演化规律与软岩隧道底鼓防治研究[D];成都理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 姜云;公路隧道围岩大变形的预测预报与对策研究[D];成都理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王睿;国道317线鹧鸪山隧道围岩大变形机制及防治措施研究[D];成都理工大学;2003年
2 江勇顺;山区高速公路隧道围岩分级方法及应用研究[D];成都理工大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 刘万兴,胡旭明;粘弹性动态增量反演分析在软土隧道注浆加固顶升中的应用[J];四川建筑科学研究;2001年04期
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9 王继果;董祥;周峰;;地质雷达探测技术优化分析[J];四川建筑科学研究;2011年01期
10 陈国栋;王荣辉;;拟建的重庆市琴韵广场对小龙坎铁路隧道影响分析[J];四川建筑科学研究;2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林达明;尚彦军;吴锋波;张巍;张翔;;基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 林达明;尚彦军;孙福军;孙元春;吴锋波;刘志强;;岩体强度估算方法研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 祁生文;伍法权;;高地应力地区河谷应力场特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 张年学;盛祝平;李晓;李守定;赫建明;;岩石泊松比与内摩擦角的关系研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
5 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
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8 张晓永;张宗可;陈旺;李俊平;;断裂构造屏蔽控矿机理探讨[A];河南地球科学通报2010年卷(上册)[C];2010年
9 祝金德;;矿山井巷建设维护的方法对策[A];河南地球科学通报2010年卷(下册)[C];2010年
10 武光辉;;复杂地质条件下煤巷锚网索支护参数优化[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
2 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
3 李伟;深部巷道围岩稳定性安全控制原理与应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 张宾;伊朗Garmsar区块综合评价及目标优选研究[D];中国海洋大学;2010年
6 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年
7 张飞燕;高应力高突区域煤巷快速掘进灾害防治技术研究[D];武汉理工大学;2010年
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9 刘晖;廊固凹陷古近纪大兴砾岩体沉积特征及成因[D];中国地质大学(北京);2011年
10 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 唐杰兵;平煤十一矿软岩破坏巷道修复治理研究[D];河南理工大学;2010年
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8 郑茂兴;薄层灰岩顶板回采巷道围岩控制技术研究[D];山东科技大学;2010年
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10 杨友伟;工作面侧向支承压力分布及保留巷道控制研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐坤;隧道施工质量控制的关键技术研究[D];西南交通大学;2011年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈强;地下洞室围岩岩体结构量化研究及块体稳定性评价[D];成都理工大学;2006年
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1 孟陆波;公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究[D];成都理工大学;2004年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
5 通讯员 程海斌;加强预测预报 强化技术指导 实行科学防治[N];黄冈日报;2008年
6 特约记者 潘明华;上海完善人口预测预报制度[N];中国人口报;2010年
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10 程世平;进一步提高预测预报水平[N];遵义日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谷秀华;长春市可持续发展系统机制与调控的研究[D];东北师范大学;2006年
2 习明;中小企业集群的形成机制和发展问题研究[D];厦门大学;2008年
3 刘耀;创新型企业发展模式及其实现持续创新机制研究[D];南昌大学;2009年
4 刘辉;农业技术创新的产权问题研究[D];湖南农业大学;2009年
5 陈秀峰;当代中国大学教育基金会运行机制研究[D];华中师范大学;2007年
6 闫素华;心房扑动的电生理机制、体表心电图F波的形成机理及射频消融方法[D];山东大学;2004年
7 张奉琪;骨盆骨折血管损伤的解剖学基础及影像学研究[D];河北医科大学;2005年
8 杨敬华;农业科技园区创业与创新发展机制与模式的研究[D];中国农业科学院;2005年
9 朱业宏;人力资源能本管理的理论与实践研究[D];武汉理工大学;2005年
10 张春敏;国家农业科技园区技术对接机制及其模式研究[D];中国农业科学院;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王希宝;都汶公路龙溪隧道围岩大变形机制及防治研究[D];成都理工大学;2008年
2 陈玉;共和隧道围岩大变形机制及防治措施研究[D];重庆大学;2008年
3 尹俊涛;与TBM相关的主要工程地质问题研究[D];中南大学;2005年
4 徐道富;新型聚丙烯纤维混凝土喷层力学性能研究及其工程应用[D];安徽理工大学;2006年
5 尹会永;潘西煤矿煤层底板突水机理及预测预报研究[D];山东科技大学;2005年
6 罗文楠;我国毒品犯罪的原因与防治对策研究[D];湘潭大学;2006年
7 杜海霞;猪和山羊附红细胞体病的流行病学调查及防治的研究[D];河南农业大学;2009年
8 李东航;转型期我国腐败问题防治策略研究[D];吉林大学;2005年
9 李平;论中国共产党的党内民主监督[D];陕西师范大学;2005年
10 罗永乐;大城市边缘区小城镇成长的经济促进及其机制研究[D];华东师范大学;2005年
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