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上官隧道围岩变形监测与时空效应分析

范恒  
【摘要】:随着山岭区公路建设的不断发展和公路等级的不断提高,公路隧道的建设规模和数量日益增多。我国公路隧道的建设起步相对较晚,但近些年来国家大量投资修建高等级公路的同时,公路隧道修筑规模及数量有了较大的发展。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监测项目为背景,结合上官隧道的工程地质条件和施工方法,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。 本文着重从围岩变形的时间效应和空间效应,对所监测数据进行统计分析,总结出上官隧道围岩变形随时间的四种表现形式,并依据适合本工程的围岩稳定判别标准得出监测断面的稳定时间及统计分析,另外,对不同围岩等级下洞顶沉降与其距掌子面的距离进行数据统计分析,归纳出上官隧道围岩变形空间效应表现形式。 依据上官隧道围岩变形的表征形式,提出适合上官隧道的监控预警机制,并将其应用于上官隧道的监控量测过程中,对32个断面发出29封预警,成功地完成预报工作,并预防了重大施工事故的发生。 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。探讨了进口段隧道开挖过程中拱顶沉降随时间的变化及随断面距掌子面的距离的空间效应。分析表明,上官隧道各断面在开挖后随着时间变化,及掌子面的向前推进,拱顶沉降逐渐增大并趋于稳定。而在掌子面尚未开挖到的断面,2倍洞径范围内已有围岩扰动和洞顶沉降,且1倍洞径范围内的影响为最大。而在掌子面开挖后,断面距掌子面距离为2.5倍洞径后沉降基本完成。论文所得结论可为工程设计和施工提供一定参考。


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