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富水破碎围岩隧道施工技术研究

白净钞  
【摘要】:在隧道修建过程中会经常遇到富水破碎带,如何选择正确的施工方法一直以来都是一个重要课题,本文以乐园隧道富水破碎带施工技术为背景,主要研究了富水破碎隧道如何进行合理防排水和如何选择最优开挖工法。 本文通过对大量文献资料归纳总结,通过理论分析得出隧道富水破碎区渗流场与应力场相互影响机理,并以此为基础提出合理防排水措施。结果表明:(1)地下水通过对围岩结构面产生物理化学反应影响应力场;(2)地下水通过力学作用改变围岩应力场分布。应力场通过影响岩体体积应变和孔隙率影响岩体渗透性。对于隧道防排水选择以“以堵为主、综合治理”为原则,通过超前地质预报探明掌子面前方富水破碎情况,对富水破碎带实施注浆进行止水,并于破碎带中线布置排水孔进行适当排水。 通过非线性有限元软件ADINA分别对富水破碎带未注浆止水进行开挖和注浆止水进行开挖模拟,结果表明:未注浆止水对隧道稳定不利,应在开挖前采取注浆止水。对隧道按全断面法、台阶法和分部开挖法进行开挖模拟,对比分析不同开挖方法下的应力分布、锚杆轴力变化等方面,结果表明:(1)采用分部开挖法开挖,其应力和锚杆轴力均最小,所需支护力最小;(2)采用全断面法开挖,其应力最大,锚杆轴力也最大,所需支护力最大;(3)台阶法介于二者之间,但比采用全断面法对隧道稳定性大得多。结合数值模拟结果,考虑到各种开挖方法施工经济性与对掌子面稳定性影响,乐园隧道围岩破碎带采用台阶法施工实际意义最大。


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