第三系砂泥岩地层隧道施工安全及对策研究

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1、中图分类号：Ｕ４５８．１密级；公开ＵＤＣ：：本校编号續义遠乂肇硕±学位论文论文题目■系砂泥岩地层隧道施王安全：第及对策研究研究生姓名：李国彬学号：０２１２１８８李德武教授；职称学校指导教师姓名：工学硕壬专业梁与隧道工程申请学位等级：：桥２０１５４．０论文答辩日期２０１５．０６论文提交日期：；独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他

2、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月／口日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州巧通大学有关保留、使用学位论文的规定。持授权兰州交通大学可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ共查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：＾导师签名；签字日斯：年＾月八日签字日期：於皆年

3、＾月／Ｔ日硕士学位论文第三系砂泥岩地层隧道施工安全及对策研究ThecountermeasuresstudyofTertiarysandshaleStratatunnelconstructionsafety作者姓名：李国彬学科、专业：桥梁与隧道工程学号：0212188指导教师：李德武完成日期：2015年4月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要随着国家经济的发展和社会的进步，公路铁路建设方兴未艾，于是穿越第三系砂泥岩地层的隧道数量急剧增加，其长度、断面面积和埋深也越来越大，隧道施工安全问题越来越突出。不论对国家还是

4、企业，施工安全始终是至关重要的。砂泥岩地层隧道的施工安全问题是国内外隧道施工安全方面一直关注的热门问题，目前整体研究水平尚不能满足施工需要。当前我国在建的砂泥岩地层隧道很多，有利于积极开展其施工安全及对策的研究和总结工作。本文依托牡绥线双丰隧道这一工程实例，分析预判了可能有安全隐患的地段；利用迈达斯GTS有限元分析软件进行施工模拟，比较分析了不同条件下，隧道可能出现的安全隐患并给出了应该注意的应对方法。主要得到下列结论：（1）通过对砂泥岩地质状况下隧道施工过程的模拟，结果表明：①三台阶法开挖时，围岩第一主应力最大值为-0.61MPa，围岩第三主应力最大值为-1.26M

5、Pa；采用CD法开挖时，围岩第一主应力最大值为-0.52MPa，围岩第三主应力最大值为-1.05MPa；采用三台阶七步开挖法时，围岩第一主应力最大值出为-0.34MPa，围岩第三主应力最大值为-0.68MPa。②三台阶法开挖时，结构沿X方向上的最大位移为18.5cm，沿Y方向的最大沉降量和隆起量分别为16.2cm和19.0cm；采用CD法开挖时，结构沿X方向上的最大位移为15.9cm，沿Y方向的最大沉降量和隆起量为11.4cm和14.2cm；采用三台阶七步开挖法时，结构沿X方向上的最大位移为8.6cm，沿Y方向的最大沉降量和隆起量为8.1cm和8.7cm。（2）拱腰、

6、拱脚在围岩水平荷载作用下发生较大的挤出变形，而拱部则在围岩竖向荷载作用下发生沉降变形。因此，可以通过增强锁脚措施等手段来控制围岩的水平位移和竖向沉降，从而确保施工安全。（3）隧道右侧的围岩压力基本上都大于左侧，表现出了不对称；山体的侧向压力很大，施工时应予以高度重视；各测点的围压都有增大趋势。（4）钢拱架当前最大应力发生在右侧拱腰处，为-400.32MPa，左右侧测量值不对称，说明隧道可能受到偏压影响，施工中应重视。当钢拱架闭合时，各观测点的应力进一步的优化，不对称性逐渐减小，偏压影响逐渐减小，各点趋于稳定。（5）初支和二衬间接触压力初期增加较大，主要是因为前方掌子面

7、的开挖对其有较大的扰动；随后因为混凝土的收缩徐变而使接触压力减小；随着二次衬砌的完成，逐渐趋于稳定。-I-第三系砂泥岩地层隧道施工安全及对策研究（6）混凝土应力多处于受压状态，前期的波动变化主要由于混凝土硬化的强度变化造成的；随后出现混凝土应力逐渐缓慢减小的现象，主要是因为二次衬砌施作完成形成一个整体共同受力。（7）二次衬砌钢筋受力状态不同，内层钢筋多处于受拉状态，外层钢筋多处于受压状态，前期的小幅度变化主要跟混凝土硬化受力不均匀有关；随后由于二衬施作完成，钢筋受力逐渐增大，二次衬砌开始承受围岩变形。关键词：隧道施工；砂泥岩地层；施工安全；安全对策论