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白芷山隧道岩溶段施工力学性态与稳定性研究

黄华月  
【摘要】:我国幅员辽阔,有70%的国土面积为山区,地质条件十分复杂,是世界上岩溶分布最广的国家之一。近年来,随着科技进步和社会生产力的迅猛发展,为满足交通事业发展的要求,在岩溶地区修建的隧道也将越来越多。岩溶对隧道工程的影响除涌水、突泥之外主要表现为隧道周边围岩的变形、失稳,常常导致隧道开挖中局部坍塌、掉块、落石等。岩溶的这种不良地质现象的存在给岩溶区公路隧道的开挖施工和运营安全造成严重威胁。而当前隧道建设中关于溶洞对隧道的影响方面的研究比较缺乏。因此,系统的研究溶洞对隧道建设的影响,探讨其规律,对保证岩溶区隧道建设的安全性,提高岩溶隧道工作的预见性和效率,减少溶岩隧道地质灾害很有必要。 论文以白芷山隧道为依托工程,在总结国内外已有研究成果基础上,通过数值计算等方法比较深入的研究了不同溶洞大小、位置条件下的围岩应力场的分布变化规律及溶洞条件下隧道围岩的稳定性,并得到了一些有益的结论。 通过数值模拟分析结果的对比,对围岩施工力学性态与稳定性方向研究取得的主要成果如下: ①分布于隧道周边位置的溶洞,随溶隧距增加,其对围岩稳定性的影响减小。数值计算表明,溶洞位于隧道顶部及左侧,其净距达到2-3倍溶洞尺寸时,溶洞对隧道围岩的稳定性影响可以不计。 ②隧道顶部及附近的溶洞对隧道拱顶及附近的围岩的影响程度与溶洞尺寸成负相关性关系,溶洞尺寸越大,下沉位移越小。主洞隧道左侧及底部的溶洞随距离的增加,对周边围岩的影响不大。两隧道间溶洞半径尺寸越大,对周边围岩的影响越大。 ③主洞隧道顶部的溶洞对隧道拱顶及拱侧的影响较大对边墙及以下的影响较小;主洞隧道左侧溶洞及两隧道间溶洞对隧道的影响主要表现在容易引起竖向隧道的偏压现象;溶洞位于隧道底部,加载后容易引起隧道底部塌陷,故应对底部溶洞进行承载力验算。 ④文章应用MIDAS软件建立仿真模型,研究岩溶条件下全断面开挖隧道的施工力学性态。结果显示:既有的施工方法是合理可行的,施工期间地下结构和周围环境没有安全隐患。这为工程的顺利实施提供了依据和指导,可供类似工程参考。


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