一、西康铁路软岩和极软岩对隧道和路基工程的影响(论文文献综述)
张杰,李玮,李立民,万继伟,丁卫华,贾超[1](2021)在《引汉济渭输水隧洞围岩构造特征对工程地质的影响》文中提出引汉济渭输水隧洞横穿秦岭山脉,是影响和控制引汉济渭整体工程进度的关键区段。而秦岭造山带复杂的岩性和构造特征对输水隧洞的施工和维护影响巨大。对输水隧洞围岩的变形构造特征进行深入的地质分析,可以为工程建设提供重要的地质依据。在野外地质工作基础上,文章结合对典型岩石样品薄片的镜下观察以及岩石力学试验,获取了南秦岭段围岩构造数据及力学特性数据。根据围岩宏观与微观构造特征可将南秦岭段划分为四个岩性区段:高角闪岩相片麻岩段、低角闪岩相变质岩段、浅变质岩段和花岗岩段。对围岩工程特性影响制约的变形构造进一步可划分为两类:其一为发育脆性变形的围岩,受中新生代以来陆内构造演化阶段的影响,脆性变形极为发育,对工程施工的影响最为直观明显;另一类为具软弱结构面的围岩,软弱结构面的发育使整个岩体的力学特性具有显着的各向异性,而软弱结构面的倾向与主应力方向的关系制约着围岩力学性质。
张广泽,邓建辉,王栋,张茹,徐正宣,张志龙,冯君,任利,贾哲强[2](2021)在《隧道围岩构造软岩大变形发生机理及分级方法》文中指出通过系统分析国内外隧道围岩大变形案例,发现应力场、地质构造、地层岩性等因素是驱动隧道围岩大变形孕育发生的根本条件,并严格受构造控制,进而提出构造软岩大变形的基本概念;根据大变形的构造控制理念与发生机理,对隧道构造软岩大变形分类进行了重新界定(断层型、碎裂型和小夹角型)。以岩石强度应力比为基础,突出构造运动影响,量化考虑地层时代、优势结构面产状、岩石强度、岩层厚度、岩体完整性5个影响因素,提出适用于不同地质勘察阶段的隧道围岩大变形分级方法。利用垭口隧道、盐边隧道、新林隧道等18个隧道围岩大变形案例,对本文提出的构造软岩大变形分级方法进行系统验证,表明本文提出的分级方法具有较好的适用性。研究成果对隧道围岩大变形发生机理认识、大变形灾害判识与控制均具有重要指导意义。
张杰[3](2019)在《秦岭中段黑河剖面构造变形特征及其对“引汉济渭”输水工程的影响》文中研究表明秦岭构造带中段处于秦岭造山带最狭窄部位,呈条带状夹持于洛南-栾川断裂带和勉略缝合带之间,主体由多个构造地层单元构成,各构造单元之间以断裂带为界,各块体内部也呈现出多个岩片拼贴特征,呈现出不同时代不同构造环境的岩体呈条块状镶嵌的特点。长期复杂的演化历史及不同构造作用的叠加使得秦岭构造带构造变形极为复杂,尤其是中新生代以来的多期构造运动,对秦岭现今的构造形貌特征具有决定性的影响。近年来,多项大型工程的施工建设都穿越了秦岭中段地区,特别是“引汉济渭”输水工程,横穿了整个秦岭中段地区,而构造变形、尤其是脆性变形对工程的施工维护影响巨大。结合“引汉济渭”输水工程,从区域地质角度,对秦岭构造带中段的构造变形特征以及中新生代以来的演化规律进行详细研究,从构造、显微构造的角度分析围岩的工程力学特征,将为以后的工程建设施工及维护提供科学依据。周至黑河剖面是一条横穿秦岭造山带的经典剖面,保存有大量的岩石变形记录,为研究秦岭构造带的陆内构造变形演化研究提供了良好的地质基础。而且,周至黑河剖面沿108国道交通便利,是研究秦岭地区构造变形的有利地区。因此,本论文通过对秦岭构造带中段黑河剖面构造变形记录,尤其是中新生代以来发育的构造变形进行了详细的研究,结合前人的一些研究成果,得到以下认识:(1)秦岭中段地区中新生代以来共存在有五个不同方向的古构造应力场,总结划分为:印支晚期近南北向挤压应力场,晚燕山期北东-南西向挤压应力场、北西西-南东东向挤压应力场以及近北西-南东向挤压应力场,喜山期北西-南东向伸展应力场。(2)秦岭中新生代以来的具体演化过程可划分为四个阶段:第一阶段,晚三叠世(T3)板块碰撞挤压变形阶段,秦岭中段地区发生近南北向的强烈挤压缩短;第二阶段,早燕山期(J1-2)陆内造山伸展阶段,这一阶段大量岩浆上涌,在北秦岭南部及南秦岭地区形成众多的后碰撞花岗岩体,并且沿秦岭构造带内早期主干断裂带形成一系列块断和箕状陆相山间断陷盆地(徽成盆地,商州中生代断陷盆地等);第三阶段,晚燕山期(J3-K1)秦岭构造带再次转入挤压变形阶段,受多块体汇聚的叠加影响,秦岭构造带中段地区既有北东-南西向的挤压应力场,也有北西-南东向的挤压应力场,而且受北东-南西向挤压的影响,在123100 Ma左右,秦岭构造带内部块体沿先前形成的大型断裂带发生了强烈的挤出走滑活动;第四阶段,喜山期(K2-Q)隆升伸展阶段,秦岭构造带中段整体处于北西-南东向伸展的应力场之中,研究区发育有大量的伸展正断层以及张裂脉体,而且喜山期的快速隆升导致了花岗岩中一系列产状近水平的卸荷节理的发育。(3)秦岭构造带中段根据围岩构造变形特征可划分为5段,分别为:1)构造片理发育区段,主要集中在宽坪群、二郎坪群及丹凤群中,片理面倾角普遍大于60°,由于高倾角片理面的大量发育,导致该区段围岩抗剪强度大大降低,围岩沿片理面易于发生滑动;2)秦岭群片麻岩区段,脆性构造不发育,岩石强度高,该区段岩爆发生几率较高;3)软弱围岩区段,罗汉寺岩群和刘岭群围岩段千枚理极为发育,矿物组成主要为绿泥石、绢云母等,高地应力作用下,易于沿片理面发生剥落,局部富水区段可能发生塑性大变形;4)花岗岩节理发育区段,多组节理的分割使得岩体的完整性受到极大破坏,在施工过程中会出现掉块现象,而且多数剪节理产状陡倾,倾角多在70°以上,易造成隧洞突涌水问题;5)断层破碎带,秦岭构造带断裂众多,沿不同块体边缘发育有多条区域性大断层,区间次一级断层和次级小断层也极为发育,且多分布在大型断裂带周边,主要沿北西西-南东东向或近东西向展布,断层破碎带由泥砾、碎裂角砾及糜棱岩等组成,胶结松散且含水量高,在通过断层带时,可能产生突水涌泥及围岩失稳等工程事故。(4)晚燕山期(J3-K1),多块体汇聚的叠加作用对秦岭中段的构造变形特征影响巨大,发育大量的褶皱、逆冲断层及共轭剪节理等,主要构造形迹的走向多是近北西-南东向或北西西-南东东向,是秦岭中段地区形成现今构造格局的重要时期,影响工程特性的主要构造变形都是在这一阶段形成的。
李萌[4](2019)在《拱顶无充填溶洞探测及其对隧道围岩稳定性影响分析 ——以连界至乐山铁路飞凤山隧道为例》文中指出大量的隧道工程建设实践表明,无充填溶洞对隧道工程安全影响较小,连界至乐山线飞凤山隧道(全长3400 m)修建过程中也遇到了无充填溶洞,在隧道开挖至DK35+267DK35+261段时,拱顶揭露宽约3m的无充填溶洞,在经过常规处理之后,隧道继续开挖至DK35+249位置时,DK35+259DK35+249段围岩出现大范围变形,致使该段初期支护与前部分支护断裂,并且产生挤压变形。该问题的出现引起了勘查、设计和施工单位的高度重视。针对以上问题,在对当地整体岩溶特征以及围岩等地质条件现场调研的基础上,结合地质法探测和超前探测所获取到的数据及图件,选取最具代表性的隧道开挖揭露拱顶无充填溶洞失稳段建立概化模型,然后根据实际工况设计开挖支护方案,采用三维有限元Midas/GTS模拟不同开挖工法,分析这类溶洞诱发围岩变形的机理及其与支护结构的力学效应成因,优化施工方案,调整支护形式,解决隧道安全施工的关键技术问题。其主要研究成果如下:(1)根据FDTD正演结果,得到无填充溶洞GPR响应特征:(1)波形特征:a.同相轴的弯曲度受到溶洞形状与模型横纵轴的比值的影响,横纵轴的比值越小,同相轴弯曲度较大,横纵轴的比值大,同相轴的弯曲度较小;b.电磁波传播经过溶洞区域时,位于溶洞顶界面所产生的界面反射相比于底界面产生的界面反射更加强烈,效果更明显;c.随着页岩岩层探测距离的增大,电磁波存在明显能量衰减,岩层底界面不明显,岩层的底界面分辨率降低。(2)频谱特征:溶洞由空气充填,电磁波在空气中传播,能量损耗较小。对正演数据进行频谱分析,从中可以看到能量和频率的关系曲线。由于溶洞由单一气相空气介质充填,频谱分析后得到的主频值反映了单一气相空气介质填充溶洞的特性,可以将主频值作为推测空溶洞的量化指标;由于溶洞仅由气相单一介质空气填充,填充的空气介质是均匀的,在频谱分析图中主频附近的单峰特征也可作为判据。(2)基于三维有限元Midas/GTS模拟飞凤山隧道研究段开挖施工过程,存在拱顶无充填溶洞隧道段开挖支护结束后,在隧道拱顶及左、右拱肩三条轴线上,由于拱顶无充填溶洞的存在导致里程DK35+265DK35+262段与该段前后产生变形差异造成溶洞后方衬砌发生断裂。除此之外,左、右拱腰最大变形位置,底板中部最小变形位置都出现在拱顶无充填溶洞里程范围内,这些位置与其前后区域的变形差异也是造成溶洞后方衬砌发生断裂的因素。(3)模拟了四种不同开挖工法在隧道研究段的施工过程,在四种开挖工法对里程DK35+265DK35+262段与其前后位置变形差异的控制上,CD法开挖对拱顶、拱肩、底板的变形控制效果最好,三台阶法对拱腰的变形控制上效果最好,相较于全断面开挖在里程DK35+265位置的变形集中,两台阶、三台阶、CD法开挖在该里程位置的变形集中现象并不明显。(4)通过对里程DK35+259衬砌断裂处拱顶、拱肩、拱腰处位移进行监测,结果显示CD法对拱顶的位移控制效果最好,三台阶对拱腰水平位移的限制作用在四种开挖工法中略有优势。对里程DK35+259衬砌断裂处拱顶、拱肩、拱腰处最大主应力进行监测,四种开挖工法中,CD法开挖在拱顶、左拱肩和左拱腰位置产生的最大主应力数值最小,三台阶开挖在右拱肩与右拱腰位置的最大主应力数值最小。CD法开挖过程中里程DK35+259衬砌在五个监测点上受到的综合应力作用最小。(5)三种超前支护方式都一定程度上减少了里程DK35+265DK35+262拱顶无充填溶洞段与其前后位置的变形差异。超前小导管支护方案在DK35+265DK35+262段与其前后位置拱顶变形差异的控制上要强于超前锚杆支护方案,采用超前注浆回填支护方案,在溶洞区域DK35+265DK35+262段与其前后位置拱顶变形差异最小。
李畅[5](2019)在《成兰铁路某软岩隧道大变形机制研究》文中认为在建的成兰铁路某层状软岩隧道,为一深埋特大断面特长隧道,同时属于典型的高地应力软弱围岩隧道,在隧道的施工阶段产生了明显的大变形现象;同时隧道内地下水出露明显,且流量较大。由于大变形的产生与地下水的大量发育致使隧道的施工进展缓慢,工期延长,同时严重威胁隧道的施工安全。因此为深入分析该软岩隧道的大变形机制,本文从隧址区的地质环境条件入手,通过室内外岩石力学试验以及变形监测成果分析等方式对隧址区软岩的工程特性以及大变形的发育特征进行了深入分析;在此基础上采用定性分析与数值计算相结合的方式详细分析了地应力与地下水对该软岩隧道变形的影响,研究了该软岩隧道的大变形机制与力学模式。主要取得的研究成果如下:1、隧址区以中高山地貌为主,发育三叠系杂谷脑组、侏倭组与新都桥组的砂岩、板岩、千枚岩,构造活动强烈,发育多个次级褶皱以及五组优势结构面;地下水类型以基岩裂隙水为主;隧址区的最大主应力方向为NW向,与隧道轴线方向小角度相交,隧道埋深部位最大主应力约为1125MPa;2、薄片鉴定以及矿物成分分析揭示隧址区的软岩主要为炭质千枚岩,其含有云母、伊利石、绿泥石和石英等矿物成分,其中可能产生膨胀变形的矿物伊利石含量为5.85%34.37%;剪切试验成果显示,千枚岩在平行片理方向下的内聚力c为0.997MPa,内摩擦角φ为44.48°;垂直片理方向的内聚力c为4.504MPa,内摩擦角φ为55.37°;3、不同含水状态下软岩的单轴、三轴试验成果揭示了隧址区千枚岩的软化系数为0.58,同时随着饱水时间的增加,软岩的抗压强度、抗剪强度整体减小,水对软岩内摩擦角的影响较明显;围岩分级结果表明该隧道主要发育Ⅳ、Ⅴ级围岩,并以Ⅴ级为主,仅少量Ⅲ级围岩发育;4、该隧道围岩的变形具有明显的空间不均匀性,大量值的变形主要受软岩的含量、地下水、地质构造、岩体结构、应力状态的影响;通过对隧道大变形特征的分析表明软岩以及较破碎的岩体结构是该隧道大变形产生的基础,而地下水是影响大变形产生的主要因素,其对隧道D5K222+360570硐段大变形的产生影响尤为显着;5、隧址区地下水主要来源于大气降雨与大姓沟的渗流补给,地下水通过软化作用与渗流作用影响围岩大变形的产生;而地应力主要通过切向应力集中,使软岩进入塑性状态,产生塑性变形而导致大变形的产生。数值分析显示地应力与地下水对围岩变形影响显着,随着地应力与地下水头的增加,隧道硐周各部位的围岩应力增加,围岩的变形量与塑性区体积增大,其中拱脚部位应力集中程度较高,地应力对隧道拱顶与拱底的变形影响较为突出,而地下水对拱顶围岩的变形影响较为显着;6、该隧道大变形的产生是在多种影响因素的耦合作用下而产生,但地下水是造成该软岩隧道产生大变形的主要控制因素,地下水的软化机制是该隧道大变形产生的主要变形机制;该隧道大变形的力学模式主要为软岩的塑性流动,同时伴随有软岩的塑性剪切滑移与塑性楔体的剪切滑移;数值计算结果显示隧道开挖后围岩产生了显着的塑性挤出变形,从而验证了关于大变形力学机制模式定性分析的正确性;针对该隧道大变形产生的主要原因,提出了相应的支护、施工建议以及支护措施的优化方案,并结合工程实践,论证了支护优化方案的有效性与实用性。
谢强[6](2019)在《滇西北深埋隧道岩爆工程地质研究》文中认为本文利用了现场调查、理论分析、数值模拟等多种方法联合使用,通过选取滇西北区域中较为典型的奔子栏隧道进行研究,针对深埋隧道的岩爆问题得出了以下进展和认识:1.在对滇西北区域工程地质条件充分分析的基础上,重点研究了隧道区的工程地质条件,将区域的地质条件划分为不利于隧道稳定性的较为恶劣地质条件,并且对区域的工程岩组进行了划分,对灰岩和玄武岩区段分别进行了采样研究,得出了区域岩石的物理力学性质。2.利用GPS位移数据模拟计算反演出隧道区域地应力场,说明了隧道区域应力场方向为NNW向(330°-335°),与隧道走向基本一致。而隧道场区地应力数值为40-45Mpa,已经属于高地应力区。地应力模拟结果表面,隧道沿线的主应力变化较大,中间段应力值较大且较为稳定,进出口区域应力变化较大。3.在系统地分析了岩爆发生的机理的基础上,本文使用了岩石岩体的倾向性判据和整体围岩的应力判据两种方案,分析计算了隧道围岩的弹性能量指标Wet、脆性系数指标B、最大储存应变能指标Es、巴顿指标、切向应力的拉塞斯指标等多种判定数据,通过综合分析,对奔子栏区域隧道岩爆的危险性进行了预测。结果表明,隧道的灰岩和玄武岩地段都可能发生中等以上的岩爆,总里程约4500m,占隧道总长的75%,其中约有2000m的主要区域可能发生严重岩爆;而其余的碎屑岩段,仅在较为完整的部位可能发生,烈度基本为轻微;而隧道进出口段发生岩爆的可能性相对很小,多为发生围岩变形。4.数值模拟计算结果表明,在隧道的不同截面上,开挖之后会出现不同的二次应力集中现象,因此有不同的岩爆可能。其中在隧道两侧的岩爆可能性较高,而在底部与底部的应力值相对较低,发生岩爆的可能性较低。5.总结奔字栏隧道的岩爆规律,可以推广到滇西北区域,由于整体的高地应力存在,因而滇西北区域在岩性较为完整的埋深大于400m的区域都有发生岩爆的可能,因此在隧道施工的阶段需要格外的预防与治理措施。
韩志林[7](2019)在《强风化砂岩隧道围岩大变形及其控制技术研究》文中认为强风化砂岩在我国的宁夏、甘肃、四川以及其他一些地区广泛分布,该种岩体在干燥状态下或含水率非常低的情况下,岩体强度较高,在这样的地层中开挖隧道,岩体的自稳能力较好,隧道不易变形,采用一般的支护体系就可以确保隧道的施工安全。但是,一旦强风化砂岩的含水率升高,其岩体强度迅速下降,岩体软化、崩解,在其中开挖隧道,隧道极易发生坍塌、衬砌开裂、大变形等灾害,如果不改变施工方法和支护措施,隧道施工将难以推进,还有可能对隧道安全造成一定的威胁。针对强风化砂岩的特点,总结国内外强风化砂岩隧道以及其他软弱围岩隧道围岩大变形的施工控制措施。以宁夏回族自治区固原至西吉高速公路偏城隧道为工程依托,根据现场监测数据,总结初期支护的变形规律和特点,分析围岩大变形破坏机制和影响因素,提出围岩大变形的施工控制措施。应用FLAC3D有限差分软件,模拟偏城隧道的施工过程,验证围岩加固措施的控制效果,并与实测数据进行对比。同时,应用FLAC3D软件,探讨了系统锚杆、长锚杆、提高支护体系整体刚度等围岩加固措施对控制隧道变形的效果。(1)强风化砂岩的围岩强度主要受其颗粒组成、胶结作用、风化程度以及富水程度等的影响。偏城隧道YK25+172YK25+195段隧道开挖揭示围岩为强风化砂岩,掌子面有两条顺层透水夹层,并且掌子面沿夹层以下渗水,开挖过程中初期支护发生了严重的大变形。(2)强风化砂岩隧道围岩大变形的发生根据其产生原因可以分为三类,第一是与岩体本身的物理力学性质有关,如砂岩颗粒的强度以及颗粒间胶结力的强弱等;第二是受自然因素的影响,例如隧道所处的地形地貌、隧道的埋深、初始地应力的大小、偏压和渗流等;第三是受人为因素的影响,例如隧道断面的大小和形式、开挖方式、支护体系的强弱,二次衬砌的施作时间等。根据对偏城隧道围岩大变形产生原因的分析,围岩强度低、岩体间存在渗流、隧道存在一定的偏压、施工过程中的扰动以及支护体系强度偏弱等是导致偏城隧道产生围岩大变形的原因。(3)强风化砂岩隧道围岩大变形的控制可以通过选择受力较好的隧道断面形状,采用对围岩扰动较小的开挖方式,运用柔性支护的理念,并且适当提高支护体系的刚度,在施工中根据地质条件变化及现场监测数据,合理调整预留变形量及二次衬砌的施作时间,可有效控制围岩变形。偏城隧道围岩大变形发生后,采取了施作临时仰拱、临时钢护拱、6 m长Φ89大锁脚锚杆等围岩加固措施,稳住了围岩变形。在后来的开挖中,通过采用微型爆破、提高支护刚度、大锁脚锚杆、并加快二次衬砌和仰拱的施工进度等措施,使得隧道施工得以顺利进行,确保了隧道的施工安全。(4)FLAC3D的数值模拟结果表明,隧道拱顶下沉及水平收敛的变形趋势与实际开挖趋势吻合;渗流对强风化砂岩隧道的稳定性影响非常大,如果不存在渗流,隧道拱顶下沉的最大值仅为76.3 mm,水平收敛为35.4 mm,而根据实际地质情况计算的隧道拱顶下沉达193.2 mm,水平收敛达214.5 mm;通过数值模拟还发现,在强风化砂岩隧道中,系统锚杆的作用效果有限,而长锚杆能够对围岩的加固发挥非常大的作用,通过提高支护体系刚度等措施能较好的控制围岩变形。
韦乐[8](2018)在《引汉济渭秦岭隧洞岭北TBM施工段围岩收敛监测与支护时机研究》文中认为引汉济渭秦岭输水隧洞穿越秦岭造山带,因超长而跨越主要构造单元,因埋深大而面临高地应力条件,加之秦岭造山带的多期造山运动过程,因此隧洞工程地质环境复杂多变,岭北TBM施工段属于千枚岩段,总长度16.59km,根据工程经验预计会发生围岩大变形。从整体上把握隧洞地质环境特征,对围岩进行收敛和围岩压力监测,分析其规律性,对围岩支护方式和时机选择具有重要意义。论文具有明显的工程应用价值。(1)梳理了围岩隧洞大变形机理和支护方式研究,秦岭造山带已建隧洞工程地质和围岩特性研究的主要成果。围岩大变形的成因主要来自围岩自承能力不足或膨胀岩石,刚柔联合支护是其主要支护方式,岭北TBM施工段围岩工程特性是围岩收敛和围岩压力表现的内在原因,传统的工程地质分析方法解释围岩工程特性难度较大,需要发展新的工程地质分析思路。(2)首次将以板块构造为核心的秦岭造山带理论研究成果应用于秦岭隧洞围岩地质环境研究中。考虑了隧洞围岩宏观构造特征、细观组构特征、变质程度的划分、是否发育流动构造等因素,在构造层次理论基础上,将隧洞围岩划分为8个区段,从根本上把握了隧洞的工程地质条件。岭北TBM施工段围岩基本特性是:属于中层次构造,埋深大,属于高应力区。千枚岩面理与隧洞走向垂直或大角度相交,有利于围岩稳定。千枚岩强度大,不易发生围岩大变形。局部节理发育带或涌水带围岩稳定性差,需加强支护或预支护。(3)选取若干典型断面进行围岩收敛和围岩压力监测,并恢复收敛损失。得到全收敛值。5号支洞最大水平收敛和拱顶相对沉降值分别为33.84mm和19.68mm。左右拱腰和拱顶压力监测最大值为0.31MPa、0.53MPa和0.43MPa.TBM主润k56+926.5处最大水平收敛和拱顶相对沉降值为53.68mm和6.09mm:TBM主洞k56+963.62处,最大水平收敛和拱顶沉降值为60.01mm和6.28mm。与《喷射混凝土技术规范》(GB50086-2001)的相对位移比较,围岩均处于稳定状态。采用工程类比法,判定监测段均未发生大变形。围岩未发生大变形的原因是:岩石属于较硬岩或坚硬岩,岩体相对完整,粒状矿物含量多,高应力下围岩发生弯折破坏,沿结构面未发生滑移。(4)岭北TBM施工段围岩破坏方式主要是拱顶脆性弯折破坏,主要位于本段南部隧洞。表现为TBM掘进后洞壁拱顶附近20~50cm厚度范围内围岩破碎,出现拱顶部位的围岩弯折内鼓破坏现象,掉块现象严重。分析其成因,认为是高地应力引起的拱顶附近因岩石抗拉强度不足发生的弯折破坏现象。因碎块体积小,数量多,建议采用钢筋排结合钢拱架支护技术,效果很好。本文提出了以板块构造为核心的秦岭造山带理论研究成果在秦岭隧洞围岩工程特性应用的具体实施方法,即通过一级决定因素和二级决定因素,层层逼近围岩工程特性的研究尺度,完成了大尺度、小比例尺、精度低的造山带理论研究成果向工程应用尺度的转化,具有创新性。
张小林[9](2017)在《成兰铁路某隧道软弱围岩变形时效特征研究 ——以D5K218+790~+860段为例》文中进行了进一步梳理软弱围岩隧道中大都存在围岩强度低、地应力高、变形大且持续时间长等问题,其围岩变形具有非常明显的流变性特征,对软岩隧道围岩变形时效特征的研究应引起重视。本文在查阅国内外相关文献的基础上,以成兰铁路某隧道D5K218+790+860段为工程背景。根据其区域性地质特征,从隧道软弱围岩变形的时间效应以及隧道运行的长期稳定性问题出发,采用野外调查、现场监测、室内试验、理论分析和数值计算相结合的方法,就千枚岩力学特性和与流变特性,对隧道软弱围岩变形时效特征进行研究。得出以下主要结论:(1)薄片鉴定及矿物成分分析,得到该段软岩为千枚岩,其矿物成分以石英为主,其次为绿泥石、伊利石和云母。对千枚岩进行膨胀性试验及岩石力学试验,得到千枚岩属于非膨胀性软岩,综合软化系数为0.57。隧址区D5K218+790+820和D5K218+820+860围岩质量分别以Ⅳ级、Ⅴ级为主。(2)对千枚岩进行剪切流变试验,得到饱水条件下千枚岩的剪应变—时间曲线。千枚岩的长期强度分别为0.82MPa、0.87 MPa、0.96 MPa、1.05 MPa。长期强度指标的内聚力为0.769MPa,内摩擦角为22.40°(内摩擦系数为0.39)与饱水直剪强度参数C值为0.997,φ值为44.48°(内摩擦系数为0.982)对比折减约64%。剪切蠕变全过程曲线采用Burgers模型进行拟合,较好地反映了千枚岩的蠕变特性。拟合获得的蠕变参数为E1=1.04GPa、E2=4.54GPa、η1=218.33GPa·h、η2=4.39GPa·h,建立了软岩剪切流变本构方程,为FLAC3D模拟流变变形对围岩变形特征奠定一定的基础。(3)隧道研究区的围岩变形破坏类型为塑性挤出类型,重点分析在台阶法开挖下围岩变形随时间的变化规律,得到软岩隧道围岩拱顶累计沉降量和周边累计收敛值,并且开挖的曲线主要为“台阶”形。(4)围岩大变形主要发生在薄层千枚岩、炭质千枚岩软弱围岩部位,大变形特征主要为变形量大、变形速率大、变形持续时间长、地下水影响严重等。隧道研究区的围岩大变形机制并不是某个单一变形机制,而是同时具有多种变形机制的复合变形机制。地应力和地下水是造成隧道研究区围岩大变形最主要的控制因素,应力扩容型机制(Ⅰ2)是危害最大的一种变形机制。(5)通过FLAC3D数值模拟对围岩变形特征进行模拟,得到考虑蠕变条件下拱顶最大累计沉降值为90.0mm,周边收敛值最大为70.0mm;不考虑蠕变条件下,拱顶最大累计沉降值为49.7mm,周边收敛值最大为20.0mm。(6)将不考虑蠕变和考虑蠕变两种模型和现场监测结果对比,发现在软弱围岩隧道中,考虑蠕变效应在软弱围岩隧道施工过程中影响的围岩变形和应力变化特征与实际更吻合。蠕变效应在隧道施工过程中对围岩变形的影响较大。
余庆锋[10](2016)在《绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形特征及支护技术研究》文中进行了进一步梳理鄂西北地区为国内典型的变质岩发育区,以武当群片岩为主,约有60%是由各类片岩构成,区域地质构造较为复杂,片理面极其发育,片岩的基本特性和矿物成分决定了其在遇水后容易软化、泥化。随着湖北省规划的“752”骨架公路网建设不断推进,在鄂西北地区不可避免的出现大量绢云母软质片岩隧道,随之而来的工程问题也愈发突出。本文以在建的湖北省谷竹高速公路控制性工程——土公岭隧道为工程研究对象,开展绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形特征及稳定性控制技术研究。谷城至竹溪高速公路土公岭隧道位于湖北省十堰市(鄂西北),隧道地层主要为强、弱风化绢云母片岩,区域断层、褶皱构造发育,受多期构造作用影响剥蚀现象严重,区域性竹山断裂(F1)距隧道起点段很近,岩层节理裂隙极发育,岩体极破碎,围岩自稳性极差,在施工过程中多次出现围岩变形过大、初支及二衬裂缝、围岩体沿片理面滑落、坍塌等问题,其中以围岩大变形问题最为突出,不仅严重延缓了隧道的正常施工进度,同时也为施工人员的安全带来严峻挑战。因此,怎样科学揭示绢云母软质片岩隧道施工期围岩力学特性及变形规律,并提出合理有效控制措施,具有重要的理论价值和实际指导意义。本文以“绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形特征及支护技术”为研究主题,以“湖北省谷竹高速公路控制性工程——土公岭隧道”为工程研究对象,通过“现场精细调查、室内微宏观物理力学性质试验、蠕变本构理论、数值仿真计算、现场监控量测”相结合的方法,对“绢云母软质片岩隧道施工期的变形机理、变形特征、力学特性、围岩支护技术”等内容展开研究,论文完成的主要工作包括以下几个方面:(1)详细调查了研究区的工程地质环境,对与隧道工程密切相关的地质条件展开了分析。隧道围岩大变形的发生,与隧道所赋存的地质环境、隧道几何形式、隧道开挖工法等因素密切相关,其中,地质环境具体来说,包括地形地貌、地层岩性、地质构造、围岩体结构、地应力大小、水文条件等,因此,要对隧道围岩变形问题进行研究,首先需对其赋存的地质环境进行调查分析。依托谷城至竹溪高速公路土公岭隧道工程实际,对隧道赋存的气象、地形地貌、地层岩性、地质构造、水文条件开展了现场调查,就上述地质水文条件与隧道围岩稳定性的相关性进行了工程地质评价。实施了水压致裂法现场地应力测试,从应力量值、侧压系数、应力方位、地应力量值与深度的关系四个方面对土公岭隧道地应力场的特征进行分析,基于地应力角度对隧道围岩稳定性进行了评价。采用交互式分析地质定位数据DIPS软件,对隧址区87组节理裂隙走向和倾向数据进行分析,得到了优势结构面、片理面的岩体结构特征。(2)土公岭隧道区围岩为典型的绢云母软质片岩,具有片理面多角度发育、岩体强度低、胶结程度差、变质程度不均等特点,加上隧道区地下水局部较为发育,岩体遇水易软化、膨胀、崩解,因此,隧道区绢云母片岩的物理力学性质和片理面多角度特征与隧道围岩发生大变形破坏有着密不可分的关系。通过微观结构试验(岩石切片显微镜试验、环境扫描电子显微镜试验)、物理性质试验(密度、空隙性、X衍射矿物分析、波速试验)、水理试验(吸水率试验)、力学试验(干燥单轴、三轴;不同含水率单轴、三轴;蠕变力学试验)、岩体破裂过程声发射试验,获取隧道区绢云母软质片岩的微观结构特征、基本物理力学指标及其不同片理角度条件下的力学行为、加载过程中的动态破裂过程特征及规律,为分析隧道围岩变形规律提供了依据,为绢云母软质片岩粘弹塑性蠕变本构关系的研究及数值模拟计算提供了基本参数。(3)土公岭隧道的绢云母片岩在所赋存的地下水和地应力耦合作用下具有显着流变性,主要体现在隧道开挖后围岩变形持续时间长、变形量值大。在三轴蠕变力学试验的基础上,开展了绢云母软质片岩粘弹塑性的线性、非线性蠕变本构模型及模型参数的研究,建立了基于改进Burgers蠕变模型的绢云母软质片岩线性粘弹塑性本构模型、基于“半理论半经验法”能够描述包括初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段全过程的绢云母软质片岩非线性粘弹塑性蠕变本构模型。采用Origin函数拟合软件并基于最小二乘法,对绢云母片岩的应变-时间蠕变试验曲线进行线性、非线性拟合,获得了绢云母软质片岩的粘弹塑性蠕变本构模型参数,对本构模型参数的变化规律进行了初探,就含水率对本构模型参数的影响规律进行了分析,为土公岭隧道围岩的长期稳定性分析提供了现实及理论依据。(4)采用ANSYS 10.0大型通用有限元程序建立土公岭隧道仿真计算模型,计算参数采用试验所得的隧道围岩物理力学参数,将蠕变试验及蠕变理论计算得到的绢云母软质片岩粘弹塑性蠕变本构模型参数,转化为剪切模量的Prony级数形式后引入ANSYS计算程序中,实现土公岭隧道绢云母软质片岩粘弹塑性蠕变数值计算。通过数值计算,研究了土公岭隧道施工期围岩的力学效应、变形特征和围岩变形随时间变化规律,为绢云母软质片岩隧道围岩变形规律理论分析及隧道施工方案、支护设计优化提供了依据。(5)从土公岭隧道围岩变形影响因素、变形宏观特征、变形发生机理、现场监控量测四个方面,研究了绢云母软质片岩隧道围岩变形的发生规律和内外机理。通过对土公岭隧道围岩大变形的工程实况进行调查分析,获取了隧道围岩大变形宏观表现特征。从已掌握的隧道赋存地质条件、隧道围岩大变形宏观表现特征,并结合各类试验、理论计算、数值分析所得结果,将土公岭隧道围岩变形的影响因素总结为岩性因素、围岩结构特征因素、地质构造因素、地应力因素、地下水因素五个方面。对土公岭隧道裂缝的位置、数量、长度、倾角、宽度、深度进行了调查,在调查的基础上,采用能直观模拟片理面的岩土工程有限元程序PLAXIS,从片理面强度指标、片理面密集程度两个方面研究其对围岩应力、衬砌内力的影响规律,进而揭示土公岭隧道绢云母软质片岩的变形机理。最后,选取两个具有典型代表意义的断面开展监控量测研究,监测项目包括拱顶沉降、周边收敛、围岩与初期支护压力、锚杆轴力、初期支护钢架应变、二衬混凝土应变,基于现场监控量测的角度,分析揭示隧道围岩变形的宏观特征和变形机理。(6)提出了绢云母软质片岩隧道施工期围岩大变形及初支侵限支护技术。介绍了绢云母软质片岩隧道围岩变形控制的基本理念和基本原则,在充分研究土公岭隧道围岩变形规律的基础上,提出针对性的隧道施工期围岩变形支护分析流程。从施工工法和支护参数两方面对绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形支护技术进行了分析,选取土公岭隧道施工期典型围岩大变形及初期支护侵限事件,提出了详细处治措施及参数,处治技术包括“封闭掌子面及临时支撑加固、小导管注浆加固、凿除初支喷射混凝土、换拱施工、监控量测”五个环节,处治结果显示,在揭示了土公岭隧道围岩变形特征后所提出针对性的处治措施,有效控制了围岩变形,确保了隧道顺利掘进。本文的创新成果主要有:(1)通过微观结构试验(岩石切片显微镜试验、环境扫描电子显微镜试验)、物理性质试验(密度、空隙性、X衍射矿物分析、波速试验)、水理试验(吸水率试验)、力学试验(干燥单轴、三轴;不同含水率单轴、三轴;蠕变力学试验)、岩体破裂过程声发射试验,获取了隧道区绢云母软质片岩的微观结构特征、基本物理力学指标及其不同片理角度条件下的力学行为、加载过程中的动态破裂过程特征及规律,建立了绢云母软质片岩单、三轴力学参数与加载夹角和含水率之间的关系式。(2)在三轴蠕变力学试验的基础上,开展了绢云母软质片岩粘弹塑性的线性、非线性蠕变本构模型及模型参数的研究,建立了基于改进Burgers蠕变模型的绢云母软质片岩线性粘弹塑性本构模型、基于“半理论半经验法”能够描述包括初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段全过程的绢云母软质片岩非线性粘弹塑性蠕变本构模型。对绢云母软质片岩的应变-时间蠕变试验曲线进行线性、非线性拟合,获得了绢云母软质片岩的粘弹塑性蠕变本构模型参数,对本构模型参数的变化规律进行了初探,就含水率对本构模型参数的影响规律进行了分析,为土公岭隧道围岩的长期稳定性分析提供了现实及理论依据。(3)基于数值程序建立了土公岭隧道仿真计算模型,将蠕变试验及蠕变理论计算得到的绢云母片岩粘弹塑性蠕变本构模型参数,转化为剪切模量的Prony级数形式后引入计算程序中,实现了土公岭隧道绢云母软质片岩粘弹塑性蠕变数值计算。揭示了土公岭隧道施工期围岩的力学效应、变形特征和围岩变形随时间变化规律,为绢云母软质片岩隧道围岩变形规律理论分析及隧道施工方案、支护设计优化提供了依据。(4)对土公岭隧道裂缝的位置、数量、长度、倾角、宽度、深度进行了调查,采用能直观模拟片理面的岩土工程有限元程序PLAXIS,从片理面强度指标、片理面密集程度两个方面研究其对围岩应力、衬砌内力的影响规律,揭示了土公岭隧道绢云母软质片岩变形发生规律及破坏机理。基于现场监控量测,对隧道围岩拱顶沉降、周边收敛、围岩与初期支护压力、锚杆轴力、初期支护钢架应变、二衬混凝土应变等数据进行了分析,揭示了隧道围岩变形的宏观特征和变形机理。(5)在充分研究土公岭隧道围岩变形规律的基础上,针对性提出了绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形支护分析流程。从施工工法和支护参数两方面对隧道施工期围岩变形支护技术进行了分析,选取土公岭隧道施工期典型围岩大变形及初期支护侵限事件,提出了“封闭掌子面及临时支撑加固、小导管注浆加固、凿除初支喷射混凝土、换拱施工、监控量测”五项处治措施及参数。
二、西康铁路软岩和极软岩对隧道和路基工程的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、西康铁路软岩和极软岩对隧道和路基工程的影响(论文提纲范文)
(1)引汉济渭输水隧洞围岩构造特征对工程地质的影响(论文提纲范文)
1 引言 |
2 区域地质概述 |
3 南秦岭段围岩变形特征 |
3.1 高角闪岩相片麻岩段 |
3.2 低角闪岩相变质岩段 |
3.2.1 宏观特征 |
3.2.2 微观特征 |
3.3 浅变质岩段 |
3.3.1 宏观特征 |
3.3.2 微观特征 |
3.4 花岗岩段 |
3.4.1 宏观构造特征 |
3.4.2 微观特征 |
4 围岩变形构造对工程特性的影响 |
4.1 高角闪岩相片麻岩段 |
4.2 低角闪岩相变质岩段 |
4.3 浅变质岩段 |
4.4 花岗岩段 |
5 讨论 |
5.1 软弱结构面对围岩力学性质的制约 |
5.2 脆性变形对围岩工程特性的制约 |
6 结论 |
(2)隧道围岩构造软岩大变形发生机理及分级方法(论文提纲范文)
1 构造软岩大变形的基本概念与发生机理 |
1.1 大变形的界定 |
1.2 构造软岩大变形的基本概念 |
1.3 构造软岩大变形分类与发生机理 |
1.4 构造软岩大变形主要影响因素 |
2 构造软岩大变形分级方法 |
2.1 现有分级方法及适用性 |
2.2 本文构造软岩大变形分级方法 |
2.2.1 构造软岩大变形宏观判断 |
2.2.2 构造软岩大变形初判 |
2.2.3 构造软岩大变形详判 |
3 工程实例分析与验证 |
3.1 隧道围岩大变形案例分析 |
3.2 构造软岩大变形分级方法的验证 |
4 结论 |
(3)秦岭中段黑河剖面构造变形特征及其对“引汉济渭”输水工程的影响(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景和意义 |
1.2 研究思路及方法 |
1.3 研究内容 |
1.4 特色和创新点 |
1.5 论文完成工作量 |
第二章 区域地质概况 |
2.1 研究区构造地层单元特征 |
2.2 边界断裂构造特征 |
2.3 岩浆岩特征 |
第三章 研究区构造变形特征 |
3.1 宽坪岩群 |
3.2 二郎坪岩群 |
3.3 石炭系-三叠系岩组 |
3.4 秦岭岩群 |
3.5 花岗岩区 |
3.6 丹凤岩群 |
3.7 商丹断裂带 |
3.8 罗汉寺岩群 |
3.9 马鞍桥韧性剪切带 |
3.10 南秦岭刘岭群 |
3.11 小结 |
第四章 中新生代以来构造变形特征 |
4.1 白垩纪 |
4.2 三叠纪 |
4.3 其他时代变形记录 |
4.4 小结 |
第五章 讨论 |
5.1 秦岭构造带中段中新生代构造演化过程 |
5.2 秦岭构造带中段构造变形特征对工程特性的影响 |
第六章 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(4)拱顶无充填溶洞探测及其对隧道围岩稳定性影响分析 ——以连界至乐山铁路飞凤山隧道为例(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 前言 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地质雷达探测与解译研究现状 |
1.2.2 应用MIDAS/GTS的隧道开挖过程模拟分析 |
1.2.3 岩溶隧道围岩稳定性及支护技术 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 隧址区地质环境条件 |
2.1 自然地理条件 |
2.1.1 交通位置 |
2.1.2 气象水文 |
2.2 工程地质条件 |
2.2.1 地形地貌 |
2.2.2 地层岩性 |
2.2.3 地质构造 |
2.2.4 地震动参数 |
2.2.5 水文地质条件 |
第3章 研究区岩溶发育特征及探测方法 |
3.1 地下水类型及含水层组类型 |
3.2 地表岩溶发育特征 |
3.3 地下岩溶发育特征 |
3.4 隧道无填充溶洞探测方法 |
3.4.1 地质法 |
3.4.2 地质雷达探测法(GPR) |
3.4.3 无填充溶洞FDTD正演计算及分析 |
3.4.4 工程探测实例 |
第4章 隧道围岩工程特性及变形迹象 |
4.1 隧道围岩结构特征 |
4.2 岩溶展布特征及洞周变形 |
4.3 飞凤山隧道围岩分级 |
4.4 参数选取 |
第5章 隧道无充填溶洞段围岩开挖效应研究 |
5.1 三维有限元的原理及其适用性 |
5.1.1 本构模型 |
5.1.2 Midas/GTS程序 |
5.2 典型洞段三维数值模型 |
5.2.1 计算模型 |
5.2.2 开挖方式模拟方案 |
5.3 有无溶洞条件下洞周变形的对比分析 |
5.4 不同开挖方式无充填岩溶段洞周变形特性分析 |
5.4.1 两台阶开挖 |
5.4.2 三台阶开挖 |
5.4.3 CD法开挖 |
5.4.4 对比分析 |
5.5 隧道变形破坏段内部应力分析 |
5.6 无填充溶洞超前支护效果分析 |
5.6.1 无填充溶洞的超前处理措施 |
5.6.2 不同超前支护方案的围岩变形效果分析 |
5.7 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得学术成果 |
(5)成兰铁路某软岩隧道大变形机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 前言 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 软岩隧道围岩变形特征研究现状 |
1.2.2 地应力对围岩变形的影响研究现状 |
1.2.3 地下水对围岩变形的影响研究现状 |
1.2.4 软岩隧道围岩变形机制研究现状 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究思路与技术路线 |
第2章 隧址区地质环境条件 |
2.1 气象水文 |
2.2 地形地貌 |
2.3 地层岩性 |
2.4 地质构造 |
2.4.1 区域地质构造 |
2.4.2 隧址区地质构造 |
2.5 水文地质条件 |
2.6 新构造运动与地震 |
2.6.1 新构造运动特征 |
2.6.2 地震活动性 |
2.7 隧址区应力场特征 |
2.7.1 区域应力场特征 |
2.7.2 隧址区应力场特征 |
第3章 隧址区软岩工程特性试验研究 |
3.1 软岩的物质组成分析 |
3.2 软岩抗剪强度试验研究 |
3.3 软岩单轴压缩试验研究 |
3.3.1 试验方案、设备 |
3.3.2 试验成果分析 |
3.3.3 单轴压缩破坏模式分析 |
3.4 软岩常规三轴试验研究 |
3.4.1 试验方案、设备 |
3.4.2 试验成果分析 |
3.4.3 三轴压缩破坏模式分析 |
3.5 围岩分级及围岩力学参数建议 |
3.5.1 围岩分级 |
3.5.2 围岩力学参数建议 |
3.6 本章小结 |
第4章 软岩隧道围岩变形特征分析 |
4.1 软岩隧道变形破坏迹象 |
4.2 软岩隧道变形破坏的表现形式 |
4.3 软岩隧道围岩变形特征分析 |
4.3.1 围岩变形监测内容及测点布置 |
4.3.2 围岩变形特征分析 |
4.4 大变形硐段围岩变形特征分析 |
4.4.1 基于变形监测成果的大变形判定标准 |
4.4.2 大变形硐段围岩变形特征统计分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 软岩隧道围岩大变形机制分析 |
5.1 软岩隧道围岩大变形影响因素分析 |
5.1.1 地应力对围岩大变形的影响分析 |
5.1.2 地下水对围岩大变形的影响分析 |
5.2 软岩隧道围岩大变形机制分析 |
5.2.1 物化膨胀型机制分析 |
5.2.2 应力扩容型机制分析 |
5.2.3 结构变形型机制分析 |
5.2.4 地下水软化型机制分析 |
5.2.5 地下水渗流型机制分析 |
5.2.6 软岩大变形机制的确定 |
5.3 软岩隧道大变形模式 |
5.4 软岩隧道大变形机制数值分析 |
5.4.1 数值计算概况 |
5.4.2 计算结果分析 |
5.5 支护、施工建议 |
5.6 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得学术成果 |
(6)滇西北深埋隧道岩爆工程地质研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 岩爆问题的理论研究现状 |
1.2.2 岩爆问题的试验方法现状 |
1.3 本课题研究的目标与具体内容 |
1.3.1 主要研究目标 |
1.3.2 拟开展的主要研究内容 |
1.3.3 研究思路和研究方法 |
1.4 本章小结 |
第2章 区域地质背景研究 |
2.1 区域自然地理概况 |
2.1.1 区域地形地貌条件 |
2.1.2 区域气象水文条件 |
2.2 区域地层岩性概况 |
2.3 区域地质构造 |
2.4 区域地应力场概述 |
2.5 区域主要活动断裂 |
2.6 区域地震分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 隧址区工程地质条件与围岩分级 |
3.1 隧址区地形地貌 |
3.2 隧址区气象水文 |
3.3 隧址区地层岩性 |
3.4 隧址区地质构造 |
3.5 工程岩组划分 |
3.6 岩体质量评估与隧道围岩分级 |
3.6.1 工程岩体分级标准简介 |
3.6.2 BQ分级方法 |
3.6.3 隧道围岩分级结果 |
3.7 本章小结 |
第4章 场区地应力场与数值模拟反演 |
4.1 地应力与地应力场概述 |
4.2 地应力场数值模拟反演 |
4.3 地应力场模拟结果 |
4.4 本章小结 |
第5章 隧道岩爆问题预测研究 |
5.1 岩爆发生机理分析研究 |
5.1.1 岩爆过程分析 |
5.1.2 岩爆过程能量分析 |
5.2 岩石的物理力学性质 |
5.3 隧道围岩岩爆各项因素分析 |
5.3.1 高地应力 |
5.3.2 岩石强度及岩体结构 |
5.3.3 临界埋深 |
5.3.4 水文地质条件 |
5.3.5 地质构造条件 |
5.3.6 施工爆破、地震 |
5.4 隧道围岩岩爆应力判据分析 |
5.5 隧道围岩岩爆倾向性判据分析 |
5.5.2 岩石弹性应变能指标 |
5.5.3 岩石最大储存弹性应变能指标 |
5.6 岩爆预判指标的改进计算 |
5.7 隧道围岩应力二次变化数值模拟 |
5.7.1 隧道围岩几何尺寸确定 |
5.7.2 隧道围岩二次应力变化模拟结果 |
5.7.3 隧道围岩二次应力的岩爆判据结果 |
5.8 隧道岩爆危险性分区 |
5.9 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
(7)强风化砂岩隧道围岩大变形及其控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 强风化砂岩围岩强度研究 |
1.2.2 水对强风化砂岩隧道围岩稳定性的影响 |
1.2.3 变形机制研究 |
1.2.4 开挖方法研究 |
1.2.5 支护措施研究 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 强风化砂岩隧道施工特点及难点 |
2.1 概述 |
2.2 强风化砂岩的工程特性 |
2.2.1 胶结作用 |
2.2.2 强风化砂岩的强度特性 |
2.2.3 风化程度对砂岩强度的影响 |
2.2.4 富水程度对强风化砂岩强度的影响 |
2.3 依托工程概况 |
2.3.1 隧道概况 |
2.3.2 围岩概况 |
2.3.3 开挖与支护设计 |
2.4 现场施工特点及难点 |
2.4.1 围岩强度低 |
2.4.2 岩体存在渗流 |
2.4.3 隧道偏压 |
2.4.4 施工扰动 |
2.5 小结 |
第三章 围岩变形监测及分析 |
3.1 围岩变形监测目的及项目 |
3.1.1 围岩变形监测的目的 |
3.1.2 围岩变形监测项目 |
3.2 围岩变形现场监测方案及监测断面布置 |
3.2.1 围岩变形现场监测方案 |
3.2.2 围岩变形现场监测断面布置及监测点选取 |
3.3 围岩变形现场监测结果及分析 |
3.3.1 拱顶下沉分析 |
3.3.2 水平收敛分析 |
3.4 围岩变形特点 |
3.5 小结 |
第四章 围岩大变形原因分析及施工控制措施 |
4.1 概述 |
4.2 围岩大变形影响因素分析 |
4.2.1 岩体渗流的影响 |
4.2.2 软弱夹层的影响 |
4.2.3 偏压的影响 |
4.2.4 施工扰动的影响 |
4.2.5 支护体系刚度偏弱 |
4.3 强风化砂岩隧道工程类比分析 |
4.3.1 砂岩隧道建设统计 |
4.3.2 隧道建设经验总结 |
4.4 偏城隧道围岩大变形处理措施 |
4.4.1 围岩大变形紧急处理措施 |
4.4.2 提高支护体系整体刚度 |
4.4.3 加快二次衬砌、仰拱施工进度 |
4.4.4 施工过程中减少对围岩的扰动 |
4.5 小结 |
第五章 依托工程围岩大变形数值模拟分析 |
5.1 概述 |
5.2 有限差分FLAC3D原理 |
5.2.1 有限差分基本原理 |
5.2.2 FLAC3D建模流程 |
5.3 YK25+172~YK25+195 段隧道三维模型构建 |
5.3.1 计算参数选取 |
5.3.2 几何模型 |
5.3.3 隧道施工过程模拟 |
5.4 模型计算结果分析 |
5.4.1 拱顶下沉分析 |
5.4.2 水平收敛分析 |
5.4.3 左右收敛变形比较 |
5.4.4 数值模拟与实际开挖比较 |
5.5 渗流对强风化砂岩围岩变形的影响性数值分析 |
5.5.1 无渗流条件模型的建立 |
5.5.2 无渗流条件下的计算结果分析 |
5.6 小结 |
第六章 不同支护措施围岩变形控制效果分析 |
6.1 概述 |
6.2 系统锚杆加固效果数值分析 |
6.2.1 有无系统锚杆模型的建立 |
6.2.2 系统锚杆加固效果分析 |
6.3 长锚杆的加固效果数值分析 |
6.3.1 长锚杆加固模型的建立 |
6.3.2 长锚杆加固模型的计算结果分析 |
6.4 提高支护体系整体刚度的加固效果数值分析 |
6.4.1 提高支护体系刚度的模型建立 |
6.4.2 提高支护体系刚度的加固效果分析 |
6.5 小结 |
结论与建议 |
结论 |
建议 |
参考文献 |
攻读硕士期间取得的研究成果 |
致谢 |
(8)引汉济渭秦岭隧洞岭北TBM施工段围岩收敛监测与支护时机研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 钻爆法施工隧洞监测研究现状 |
1.2.2 TBM施工隧洞监测现状 |
1.2.3 监测数据分析的研究现状 |
1.2.4 软弱围岩大变形机理和支护方式研究 |
1.2.5 秦岭地区已建隧洞或隧道围岩变形和支护的研究成果 |
1.2.6 引汉济渭秦岭输水隧洞研究现状 |
1.2.7 引汉济渭秦岭输水隧洞岭北TBM施工段研究中存在的问题 |
1.3 主要研究内容及研究方法 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
2 引汉济渭秦岭隧洞工程地质环境分析 |
2.1 工程背景 |
2.2 秦岭隧洞基础地质和工程地质问题研究 |
2.3 秦岭输水隧洞围岩工程地质分段和岭北TBM施工段特性分析 |
2.4 岭北典型围岩宏观构造和细观组构分析 |
2.5 地质构造体系对围岩工程特性的影响研究 |
2.5.1 构造层次的研究及其工程意义 |
2.5.2 各种构造体制的岩体断裂结构发育特征及其对工程影响 |
2.6 秦岭输水隧洞岭北TBM施工段围岩工程地质特性分析 |
2.7 本章小结 |
3 软弱围岩变形特征和支护方式研究 |
3.1 软岩及工程力学特性 |
3.1.1 软岩概念 |
3.1.2 工程软岩力学特性 |
3.2 软岩大变形理论 |
3.2.1 软岩大变形的定义 |
3.2.2 隧洞软岩大变形特征及形成机制 |
3.2.3 TBM隧洞软岩大变形问题 |
3.3 隧洞支护理论发展现状 |
3.4 典型隧洞或隧道围岩大变形案例及分析 |
3.4.1 钻爆法施工隧道围岩大变形案例 |
3.4.2 TBM法施工隧道围岩大变形案例 |
3.5 隧洞支护结构类型 |
3.5.1 刚性支护结构 |
3.5.2 柔性支护结构 |
3.5.3 联合支护体系结构 |
3.6 软岩隧洞大变形控制技术 |
3.6.1 联合支护要点 |
3.6.2 先护后挖 |
3.6.3 喷射混凝土预留间隙支护 |
3.6.4 选用可缩式钢架支护 |
3.6.5 选用伸缩式锚杆支护 |
3.6.6 隧洞支护施工要点 |
3.6.7 实际工程施工中影响围岩稳定的因素 |
3.7. 隧洞支护体系当前应用现状 |
3.7.1 支护时机研究 |
3.7.2 围岩流变条件下衬砌受力分析 |
3.7.3 隧洞支护优化方案研究 |
3.8 本章小结 |
4 秦岭输水隧洞围岩收敛监测和结果分析 |
4.1 现场监测方案分析 |
4.1.1 监测意义 |
4.1.2 监测内容 |
4.1.3 监测部位确定 |
4.1.4 监测工具及使用方法 |
4.1.5 监测方案布置 |
4.1.6 监测要求 |
4.1.7 监测仪器设置及频率 |
4.2 数据处理方法 |
4.2.1 变形计算 |
4.2.2 压力计算 |
4.3 容许极限位移和容许速率 |
4.3.1 容许极限位移 |
4.3.2 容许速率 |
4.4 秦岭隧洞监测断面围岩地质条件 |
4.5 钻爆法5号支洞监测 |
4.5.1 5 号支洞介绍 |
4.5.2 5 号支洞断面收敛和围岩压力监测 |
4.6 主洞TBM施工段收敛监测 |
4.6.1 主洞TBM施工段简介 |
4.6.2 监测数据整理及分析 |
4.7 围岩收敛和压力监测结果分析 |
4.7.1 关于围岩全收敛值的恢复 |
4.7.2 围岩收敛规律分析 |
4.7.3 围岩未产生大变形原因分析 |
4.7.4 拱顶相对沉降规律分析 |
4.7.5 围岩压力规律分析 |
4.8 本章小结 |
5 秦岭输水隧洞围岩支护时机研究 |
5.1 支护时机的确定原理 |
5.1.1 不同支护类型下的围岩变形与支护体受力分析 |
5.1.2 最佳支护时机含义及原理 |
5.2 秦岭输水隧洞支护时机分析 |
5.2.1 秦岭输水隧洞岭北TBM施工段围岩支护类型分析 |
5.2.2 秦岭输水隧洞岭北TBM施工段围岩收敛监测的启示 |
5.3 岭北TBM施工段围岩局部破坏的机理分析和防控措施 |
5.4 5号支洞开挖数值仿真试验 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
(9)成兰铁路某隧道软弱围岩变形时效特征研究 ——以D5K218+790~+860段为例(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 前言 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 软岩蠕变特性研究 |
1.2.2 隧道软岩变形特征及机制研究现状 |
1.2.3 隧道围岩支护理论及方法研究现状 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究技术路线 |
第2章 隧道区域及工程区地质条件研究 |
2.1 区域地质条件概况 |
2.1.1 区域地形地貌 |
2.1.2 区域地层岩性 |
2.1.3 区域地质构造 |
2.1.4 新构造运动与地震 |
2.1.5 区域应力场特征 |
2.2 隧址区工程地质条件 |
2.2.1 地形地貌 |
2.2.2 地层岩性 |
2.2.3 地质构造 |
2.2.4 水文地质条件 |
第3章 隧道软弱围岩工程特性研究 |
3.1 物质组成及膨胀性试验研究 |
3.1.1 薄片鉴定 |
3.1.2 X射线衍射分析 |
3.1.3 膨胀性试验 |
3.2 围岩力学特性试验研究 |
3.2.1 单轴抗压强度试验 |
3.2.2 单轴压缩变形试验 |
3.2.3 直剪强度试验 |
3.3 隧址区围岩分级研究 |
3.3.1 岩体围岩分类标准 |
3.3.2 围岩分类各指标取值方法 |
3.3.3 围岩分级结果 |
3.4 围岩物理力学参数建议值 |
3.5 本章小结 |
第4章 千枚岩剪切流变试验研究 |
4.1 千枚岩的流变特性 |
4.2 剪切流变试样制备及试验方法 |
4.2.1 试样制备及设备 |
4.2.2 试验方法 |
4.3 剪切流变长期强度指标确定 |
4.4 本构模型的建立 |
4.5 剪切流变参数确定 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于监控量测隧道软弱围岩变形特征分析 |
5.1 监测内容及测点布置 |
5.2 隧道施工围岩变形的时空效应 |
5.2.1 隧道施工围岩变形的时间效应 |
5.2.2 隧道施工围岩变形的空间效应 |
5.3 围岩变形的主要影响因素 |
5.4 隧址区软弱围岩变形特征及机制研究 |
5.4.1 软弱围岩变形特征 |
5.4.2 软弱围岩变形机制研究 |
5.5 本章小结 |
第6章 隧道软弱围岩变形特征的数值模拟分析 |
6.1 模型的建立 |
6.1.1 计算范围 |
6.1.2 计算参数 |
6.1.3 施工方案的确定 |
6.2 初始应力场分析 |
6.3 考虑蠕变和不考虑蠕变条件下围岩变形规律分析 |
6.3.1 不考虑蠕变条件下围岩变形规律分析 |
6.3.2 考虑蠕变条件下围岩变形规律分析 |
6.4 现场监测结果与数值模拟对比 |
6.5 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得学术成果 |
(10)绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形特征及支护技术研究(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 选题的来源、目的和意义 |
1.1.1 选题的来源 |
1.1.2 选题的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状、发展趋势及存在的主要问题 |
1.2.1 软岩隧道围岩变形特征研究现状 |
1.2.2 软岩隧道围岩大变形问题研究现状 |
1.2.3 隧道围岩稳定性分析与计算研究现状 |
1.2.4 隧道围岩支护理论及支护技术研究现状 |
1.2.5 发展趋势及存在的主要问题 |
1.3 研究内容、技术路线和创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 研究区地质环境条件 |
2.1 工程概况 |
2.2 研究区工程地质和水文地质条件及评价 |
2.2.1 地形地貌 |
2.2.2 地层岩性 |
2.2.3 地质构造 |
2.2.4 水文地质 |
2.3 研究区地应力特征 |
2.3.1 地应力测试结果 |
2.3.2 地应力场特征 |
2.3.3 地应力场与隧道轴线位置关系 |
2.4 研究区岩体结构特征 |
2.4.1 岩体结构特征 |
2.4.2 岩体结构类型 |
2.5 本章小结 |
第三章 绢云母软质片岩隧道围岩物理力学性质研究 |
3.1 试验整体设计 |
3.2 微观结构试验 |
3.2.1 岩石切片显微镜试验 |
3.2.2 环境扫描电子显微镜试验 |
3.3 物理、水理性质试验 |
3.3.1 密度试验 |
3.3.2 空隙性试验 |
3.3.3 X衍射矿物分析试验 |
3.3.4 波速试验 |
3.3.5 吸水率试验 |
3.4 常规力学性质试验 |
3.4.1 试验方法 |
3.4.2 干燥状态下单轴压缩试验 |
3.4.3 干燥状态下三轴压缩试验 |
3.4.4 不同含水率条件下单轴压缩试验 |
3.4.5 不同含水率条件下三轴压缩试验 |
3.5 蠕变力学特性试验 |
3.5.1 试验方法 |
3.5.2 试验结果 |
3.5.3 成果分析 |
3.6 岩体破裂过程声发射试验 |
3.6.1 试验方法 |
3.6.2 试验结果 |
3.6.3 成果分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 绢云母软质片岩粘弹塑性蠕变本构关系研究 |
4.1 蠕变本构模型建立方法 |
4.1.1 线性蠕变本构模型的建立 |
4.1.2 非线性蠕变本构模型的建立 |
4.2 粘弹塑性蠕变本构模型 |
4.2.1 建模基本思路 |
4.2.2 建立线性粘弹塑性本构模型 |
4.2.3 建立非线性粘弹塑性本构模型 |
4.3 粘弹塑性蠕变本构模型参数 |
4.3.1 本构模型参数确定方法 |
4.3.2 拟合结果分析 |
4.3.3 含水率对本构模型参数的影响规律 |
4.4 本章小结 |
第五章 绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形特征粘弹塑性数值模拟研究 |
5.1 ANSYS有限元分析方法概述 |
5.1.1 有限元分析方法 |
5.1.2 ANSYS有限元方法 |
5.2 土公岭隧道数值模型的建立 |
5.2.1 选取典型计算断面 |
5.2.2 基本假设条件 |
5.2.3 计算范围及边界约束 |
5.2.4 单元类型及计算参数 |
5.2.5 土公岭隧道计算模型 |
5.2.6 设置计算步 |
5.3 粘弹塑性本构模型在ANSYS中的实现 |
5.3.1 蠕变参数的转化 |
5.3.2 粘弹塑性Prony级数参数计算 |
5.3.3 粘弹塑性Prony级数参数输入ANSYS |
5.4 有限元计算结果及分析 |
5.4.1 开挖前初始位移与初始应力 |
5.4.2 上台阶开挖后位移及应力 |
5.4.3 上台阶开挖后初期支护内力 |
5.4.4 下台阶开挖后位移及应力 |
5.4.5 下台阶开挖后初期支护内力 |
5.5 本章小结 |
第六章 绢云母软质片岩隧道围岩变形影响因素及变形机理研究 |
6.1 隧道围岩变形宏观特征 |
6.2 隧道围岩变形影响因素 |
6.2.1 岩性因素 |
6.2.2 围岩结构特征因素 |
6.2.3 地质构造因素 |
6.2.4 地应力因素 |
6.2.5 地下水因素 |
6.3 隧道围岩变形现场监控量测及结果分析 |
6.3.1 监控量测目的 |
6.3.2 监控量测流程 |
6.3.3 监控量测内容和方法 |
6.3.4 监控量测断面及频率 |
6.3.5 监控量测仪器 |
6.3.6 监控量测数据处理 |
6.3.7 拱顶沉降监测数据分析 |
6.3.8 水平净空周边收敛监测数据分析 |
6.3.9 应力应变监测数据分析 |
6.4 现场监测结果与数值计算结果对比分析 |
6.5 隧道围岩变形机理 |
6.5.1 现场裂缝调查 |
6.5.2 数值分析方案 |
6.5.3 数值分析模型 |
6.5.4 隧道围岩变形数值结果分析 |
6.6 本章小结 |
第七章 绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形支护技术研究 |
7.1 软质片岩隧道施工期围岩变形支护分析流程 |
7.2 隧道施工期围岩变形支护技术 |
7.2.1 开挖工法的选择 |
7.2.2 支护参数的选择 |
7.3 隧道围岩大变形及初支侵限处治技术 |
7.3.1 处治段地质概况 |
7.3.2 处治施工步骤 |
7.3.3 围岩大变形及初支侵限处治技术 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
四、西康铁路软岩和极软岩对隧道和路基工程的影响(论文参考文献)
- [1]引汉济渭输水隧洞围岩构造特征对工程地质的影响[J]. 张杰,李玮,李立民,万继伟,丁卫华,贾超. 现代隧道技术, 2021(03)
- [2]隧道围岩构造软岩大变形发生机理及分级方法[J]. 张广泽,邓建辉,王栋,张茹,徐正宣,张志龙,冯君,任利,贾哲强. 工程科学与技术, 2021(01)
- [3]秦岭中段黑河剖面构造变形特征及其对“引汉济渭”输水工程的影响[D]. 张杰. 西北大学, 2019(01)
- [4]拱顶无充填溶洞探测及其对隧道围岩稳定性影响分析 ——以连界至乐山铁路飞凤山隧道为例[D]. 李萌. 成都理工大学, 2019(02)
- [5]成兰铁路某软岩隧道大变形机制研究[D]. 李畅. 成都理工大学, 2019(02)
- [6]滇西北深埋隧道岩爆工程地质研究[D]. 谢强. 西南交通大学, 2019(03)
- [7]强风化砂岩隧道围岩大变形及其控制技术研究[D]. 韩志林. 长安大学, 2019(01)
- [8]引汉济渭秦岭隧洞岭北TBM施工段围岩收敛监测与支护时机研究[D]. 韦乐. 西安理工大学, 2018(08)
- [9]成兰铁路某隧道软弱围岩变形时效特征研究 ——以D5K218+790~+860段为例[D]. 张小林. 成都理工大学, 2017(05)
- [10]绢云母软质片岩隧道施工期围岩变形特征及支护技术研究[D]. 余庆锋. 中国地质大学, 2016(02)