吉图珲高铁东兴隧道膨胀岩场地预留土柱施工方法地研究

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1、国内图书分类号：U455.4学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文吉图珲高铁东兴隧道膨胀岩场地预留土柱施工方法研究硕士研究生：罗军导师：王幼清教授申请学位：工学硕士学科：岩土工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2014年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:U455.4U.D.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONSRDMETHODOFDONGXINGTUNNELONJINLIN-TUMEN-HUNCHUNHIGH-SPE

2、EDRAILWAYUNDERSWELLINGROCKFIELDCandidate：LuoJunSupervisor：Prof.WangYouqingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：GeotechnicalEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工学硕士

3、学位论文摘要近些年来，伴随高速铁路的快速发展，复杂地质条件下铁路隧道的修建和维护日趋频繁，这期间由于膨胀性软岩导致的工程问题屡见不鲜。据统计，全球40多个国家和地区的隧道工程都遭受过不同程度的膨胀岩问题，并且造成了不小的经济损失。我国则主要出现在广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏和吉林等地。因此，开展对特殊岩土环境下隧道开挖问题的研究，提出适用于膨胀性软岩隧道施工的快速开挖支护方法是具有现实意义的。本文针对吉图珲高铁东兴隧道膨胀岩场地的开挖问题，分析了东兴隧道工程地质和水文地质资料，得到了地层分布特征和主要物理力学参数。同时，研究了东兴隧道场

4、地不同深度同一位置和不同位置同一深度膨胀性围岩的自由膨胀率试验结果，得到了该场地膨胀岩土的分布规律。此外，阐述了东兴隧道的既有施工方法和棘手的工程问题，提出了一种适用于膨胀岩土场地的新型隧道施工方法——预留土柱法（SRD法）。在此基础上，采用二维和三维有限元方法比较分析了交叉中隔墙法和预留土柱法，并对预留土柱法的主要施工参数进行了研究，其具体内容如下：（1）建立交叉中隔墙法和预留土柱法的二维有限元模型，比较分析了不同开挖方法对地表沉降、拱顶沉降、水平收敛、塑性区分布和支护结构内力等方面的影响。（2）建立预留土柱法的二维有限元模型，改变开挖顺序、土柱宽度和曲率等

5、主要施工参数，研究了不同参数变化对地表沉降、拱顶沉降和水平收敛的影响。同时，建立三维有限元模型，针对6m、12m和15m三种台阶长度，研究了其对超前掌子面、滞后掌子面、隧道纵向地表沉降和拱顶沉降等方面的影响，给出了预留土柱法最优施工参数的取值范围。基于以上分析，介绍了预留土柱法的施工性态，并验证了采用预留土柱法进行隧道开挖的可行性和优点，为膨胀性软岩场地隧道开挖问题提供了一定的参考。关键词：大断面浅埋隧道；膨胀岩；隧道施工力学；预留土柱法；沉降-I-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withtherapiddev

6、elopmentofhigh-speedrailway,theconstructionandmaintenanceofrailwaytunnelincomplicatedgeologicalconditionsbecomemorefrequently.Duringthisperiod,itisoftenseenengineeringproblemsinducedbyswellingsoftrock.Accordingtostatistics,tunnelengineeringinmorethan40countriesandregionsoftheworldal

7、lsufferedswellingrockproblemtovariousextent,whichcausedabigeconomicloss.Inourcountry,thisproblemmainlyappearsinGuangxi,Yunnan,Henan,Hubei,Sichuan,Shaanxi,Hebei,Anhui,Jiangsu,Jilinandsoon.Therefore,itisverymeaningfultocarryouttheresearchoftunnelexcavationunderspecialgeotechnicalenvir

8、onmentandputforward