穿越不良地質(zhì)段隧道支護(hù)襯砌優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、由于工程地質(zhì)的復(fù)雜性，隧道的設(shè)計(jì)選線上往往無法避免經(jīng)過一些特殊地質(zhì)段，更有甚者甚至整條隧道處在這種地質(zhì)中，雖然現(xiàn)行公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)其提出相關(guān)的工程措施，但是并無具體的設(shè)計(jì)參數(shù)。其設(shè)計(jì)主要采用工程類比的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)變更，從而使得隧道支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的差異性，導(dǎo)致工程投資不必要的增加，甚至還存在相當(dāng)大的安全隱患。對(duì)此本文首先收集各種不良地質(zhì)段的設(shè)計(jì)資料并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析其特征，其次在原預(yù)設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范

2、，結(jié)合依托工程的實(shí)際地質(zhì)條件，類比中國隧道工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，對(duì)該隧道處于石膏和巖溶段進(jìn)行優(yōu)化。本文先根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況提出優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，再對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行安全性、可行性分析，最后再通過現(xiàn)場監(jiān)控量測驗(yàn)證調(diào)整。主要研究成果有:
　　(1)根據(jù)安全性、經(jīng)濟(jì)性原則依照現(xiàn)場反饋以及對(duì)圍巖樣本進(jìn)行試驗(yàn)所得出的實(shí)際情況，對(duì)隧道預(yù)設(shè)計(jì)處于巖溶和石膏段不足之處進(jìn)行優(yōu)化，提出適合依托工程的設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　(2)運(yùn)用ANSYS軟件v采取荷載結(jié)構(gòu)法，

3、分別對(duì)預(yù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)的二襯進(jìn)行分析，得出各個(gè)單元的受力情況，并對(duì)混凝土受拉部位進(jìn)行安全性驗(yàn)算，從計(jì)算結(jié)果中看出優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅在安全系數(shù)上滿足規(guī)范的要求，而且相對(duì)于預(yù)設(shè)計(jì)減少了隧道建造成本。
　　(3)運(yùn)用MIDAS/GTS軟件采取有限元強(qiáng)度折減法，通過降低C、φ值分別對(duì)預(yù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)的施做后的初支和二襯進(jìn)行反復(fù)的計(jì)算，得到圍巖安全系數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果與圍巖穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比中發(fā)現(xiàn):優(yōu)化設(shè)計(jì)相對(duì)于預(yù)設(shè)計(jì)不僅滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求，且結(jié)

4、果與標(biāo)準(zhǔn)值相近，因此得出優(yōu)化設(shè)計(jì)更適合依托工程。
　　(4)運(yùn)用現(xiàn)場監(jiān)控量測的方法得出的數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場所得的數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬得出的圍巖應(yīng)力，排除誤差結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了該優(yōu)化方案適合依托工程的現(xiàn)場施工要求。同時(shí)考慮到后期運(yùn)營安全，在優(yōu)化設(shè)計(jì)地段部位在施工過程中布設(shè)了運(yùn)營監(jiān)測點(diǎn)，并按照襯砌的極限承載力提出應(yīng)力預(yù)警值。
　　本文的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅彌補(bǔ)了原先設(shè)計(jì)中存在的風(fēng)險(xiǎn)，并且對(duì)預(yù)設(shè)計(jì)中偏安全的部分進(jìn)行優(yōu)化，降