高地应力软岩大跨变截面隧道施工变形机理及其控制技术研究

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1、国内图书分类号：U451密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文高地应力软岩大跨变截面隧道施工变形机理及其控制技术研究年级：2016级姓名：廖雄申请学位级别：工学硕士专业：桥梁与隧道工程指导老师：申玉生副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U451U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyondeformationmechanismandthedeformationcontroltechniqueofhighgeo-stresssoftrockandvaryingcross-section

2、largespantunnelconstructionGrade:2016Candidate:LiaoXiongAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:BridgeandTunnelEngineeringSupervisor:AssociateProfShenYushengMay，2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要当大跨变截面隧道穿越高地应力陡倾层状软岩地层时，受高初始地应力、陡倾层状软弱围岩和复杂隧道结构形式的影响，隧道施工过程中易发生大变形。研究高地应力条件下大跨变截面隧道施工变形规律及其变形控制措施具有重要的工程价值和意

3、义。论文以成兰铁路杨家坪隧道分合修过渡段为工程依托，通过理论分析和数值模拟研究该隧道施工变形机理和变形规律，提出了适合该工程的变形控制措施。本文的主要工作和研究成果如下：（1）根据隧道施工变形时空效应推导了高地应力陡倾层状软岩隧道施工变形的理论解析解，结果表明：高地应力陡倾层状软岩隧道施工变形是一个时间上和空间上的动态变化过程，变形随时间增长，持续时间长，收敛速度慢。（2）从围岩地质条件、软岩变形特征和施工影响三个方面研究了高地应力陡倾层状软岩隧道施工变形机理，结果表明：高应力陡倾层状软岩隧道施工变形主要受围岩结构特征、地应力水平、施工扰动、支护结构承载力、岩性等因素控制。（3）分别

4、研究了建立高地应力陡倾层状软岩隧道典型区段、大跨段和变截面段的三维数值模型，高地应力陡倾层状软岩隧道施工变形规律，结果表明：高地应力陡倾层状软岩隧道围岩变形具有明显时空效应，变形随时间增长明显，收敛速度慢，变形量大；施工扰动影响范围大，围岩变形表现为整体内挤；受水平应力控制，水平收敛变形大于竖向变形；变形受开挖跨度影响明显，变形随开挖跨度的增加而增大；变截面段变形受开挖方向影响明显，由小拱端向大拱端开挖更优，变截面后隧道结构最大变形量变化较大，最终收敛于该开挖跨度最大变形量。（4）根据高地应力陡倾层状软岩隧道施工变形规律提出了其变形控制措施，研究表明：采用分步开挖法施工，随挖随撑，缩

5、短初期支护闭合时间或做到分块闭合；积极施作超前支护；加强支护结构，设置短纵向间距的重型型钢钢架，加厚喷混凝土层，根据实际情况改进锚杆布设形式并增设边墙长锚杆，及时施作二衬等措施可以有效控制高地应力陡倾层状软岩隧道施工变形。关键词：隧道工程；变形机理；变形控制技术；大跨变截面；软岩大变形西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWhenthevaryingcross-sectiontunnelwithlargespancrossingthesteepthinbeddedphylliterockwithhighgeo-stress,influencedbythehighini

6、tialgeo-stress,weaksteepthinbeddedphyllitesurroundingrockandcomplextypeoftunnelstructures,thelargedeformationisextremelyeasytooccurduringtheconstructionprocess.Therefore,thestudyofdeformationlawanddeformationcontrolmeasuresofvaryingcross-sectiontunnelwithlargespanandhighgeo-stresshasdefinitelyi

7、mportantengineeringvalueandsignificance.ThepaperisbasedonthetransitionsectionbetweenthesingleholedoublelineanddoubleholesinglelineinYangjiapingtunnelofCheng-Lanrailwayasaprojectbackground.Thedeformationmechanismanddeformationlawof