隧道掌子面穩(wěn)定性分析及其控制技術研究.pdf

1、隨著現在交通的迅速發(fā)展，地下工程項目修建數量日益增多，大量長大、深埋、偏壓隧道隨之不斷涌現。隧道在掘進過程中不可避免會遇到各種不同的地層環(huán)境，并且隧道在穿越各種地層時也會面臨著各種地質災害，如：洞周出現變形、地表產生開裂、圍巖失去穩(wěn)定造成掌子面坍塌、掉塊等。這些不僅造成施工困難，施工設備損壞，而且還延誤工期，增加工程成本，危害人身安全。鑒于目前的情形，對于隧道掌子面穩(wěn)定性分析及其控制對策就愈顯緊迫與重要。
　　 本文依托廣甘高速

2、杜家山隧道工程實例，采用模糊數學理論，結合現場測試與數值計算，從定性與定量兩方面對隧道掌子面穩(wěn)定性進行了深入研究，得到成果如下：
　　 1.從掌子面失穩(wěn)類型、失穩(wěn)程度等8個方面綜述了隧道掌子面的失穩(wěn)狀況；又從隧道開挖后圍巖的應力反應特性與變形應答兩個方面分析了失穩(wěn)的機理，最后結合杜家山隧道開挖后掌子面失穩(wěn)的典型實例；總結出易發(fā)生掌子面失穩(wěn)的巖性條件，提出掌子面失穩(wěn)的工程定義；
　　 2.結合掌子面失穩(wěn)機理、圍巖強度應力比

3、、現場掌子面失穩(wěn)的實際狀況和圍巖分類規(guī)范對掌子面失穩(wěn)進行等級劃分，認為：隧道開挖后掌子面的失穩(wěn)范疇可以分為五個等級；然后在總結影響掌子面圍巖穩(wěn)定的5大因素34個評估指標的基礎上，運用模糊數學原理，利用C/C++語言實現了一個掌子面穩(wěn)定動態(tài)評估體系，然后運用該評估系統(tǒng)對杜家山隧道掌子面穩(wěn)定狀況作動態(tài)評價，結果是符合實際情況的，最后利用該評估系統(tǒng)又對100個開挖斷面進行演算，成功率達92％；
　　 3.從掌子面到達處隧道的變形特性、

4、掌子面圍巖變形反應等四個方面分析掌子面的支護對策；然后依托杜家山隧道實際情況在進行了擠壓變形與收斂變形量測，得到了實際斷面里程的擠壓-收斂曲線，并選擇三種施工工法對隧道施工過程進行三維數值模擬分析，其中工法一為不采取任何超前支護的情況；工法二為掌子面前方核心圍巖小導管注漿+預留核心土，工法三為采用纖維錨桿加固超前核心土+預留核心土，三種工法為臺階法施工，其它條件一樣。然后從計算角度進行開挖后圍巖應力、應變、初期支護受力、二次襯砌受力、隧