淺埋大跨度土質(zhì)隧道施工優(yōu)化研究.pdf

1、大跨度土質(zhì)隧道由于其自身強(qiáng)度低、自穩(wěn)能力差和成拱困難，在修建的過程中，易發(fā)生塌方、冒頂?shù)裙こ淌鹿?，這極大的威脅工作人員及周圍環(huán)境的安全，對大跨度土質(zhì)隧道在開挖過程中的地表沉降變化規(guī)律及施工工法進(jìn)行研究尤為重要。本文以云桂線鐵路新發(fā)一號隧道工程為依托，針對施工過程中洞口段發(fā)生的塌方事故進(jìn)行了現(xiàn)場勘查并結(jié)合理論分析，提出了一系列的支護(hù)措施來防止隧道的進(jìn)一步塌方，隨后將最初的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法變更為CRD法，同時運(yùn)用Flac3D數(shù)值模擬軟件對兩種工

2、法進(jìn)行了模擬，從支護(hù)結(jié)構(gòu)受力、地表沉降變化規(guī)律及最大主應(yīng)力區(qū)域等方面進(jìn)行了對比分析。本文的主要結(jié)論如下:
　　(1)在普氏理論的基礎(chǔ)上分別基于雙剪強(qiáng)度理論及Mohr-Coulomb理論對土質(zhì)隧道自然成拱的最小埋深厚度進(jìn)行了求解，前者考慮了中間主應(yīng)力的影響，計算結(jié)果為28.7m，而后者則將其忽略，計算結(jié)果為的34.5m;同時運(yùn)用Flac3D軟件對隧道在不同埋深條件下進(jìn)行無支護(hù)開挖模擬，觀察塑性區(qū)域可知，隧道埋深與其自穩(wěn)成拱能力具有一

3、定的關(guān)系，隧道埋深越大，自承能力越強(qiáng)。
　　(2)針對新發(fā)一號隧道進(jìn)口段發(fā)生的塌方事故，經(jīng)實(shí)地勘察后，提出設(shè)置臨時支撐、噴射混凝上封閉塌腔等一系列措施來防止隧道進(jìn)一步的塌方;此外，對于隧道后續(xù)的施工工法由最初的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法變更為CRD法，通過土質(zhì)隧道圍巖變形監(jiān)測情況可知，所采取的支護(hù)措施行之有效。
　　(3)對隧道圍巖的粉質(zhì)粘土進(jìn)行現(xiàn)場取樣，通過室內(nèi)三軸試驗(yàn)獲得了粉質(zhì)粘土相關(guān)參數(shù)（粘聚力為25.85kPa、摩擦角為28.51

4、°）;隨后將相關(guān)參數(shù)運(yùn)用于FLAC3D軟件來模擬隧道采用兩種工法（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法及CRD法）進(jìn)行開挖，結(jié)果顯示:隧道采用CRD法進(jìn)行開挖地表最終沉降量為20.37mm，要小于采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的25.8mm，說明相比較雙側(cè)壁導(dǎo)坑法而言，CRD法更適合于此類地質(zhì)條件下的施工。
　　(4)根據(jù)現(xiàn)場地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在控制圍巖變形方面CRD法更優(yōu)于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法;并對CRD法各部分開挖所引起的地表沉降量占總沉降量的百分比進(jìn)行了總結(jié)（左上導(dǎo)

5、洞開挖占23.3％、右上導(dǎo)洞開挖占35％、左下導(dǎo)洞開挖占15.7％、右下導(dǎo)洞開挖占17.5％、二次襯砌占9.2％）;隨后，將FLAC3D數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比分析，分析表明:模擬值與實(shí)測值誤差均小于4mm，各部分開挖地表沉降量占總沉降量百分比誤差均小于6％，因此，F(xiàn)LAC3D軟件對于現(xiàn)場施工預(yù)測具有一定的合理性和適用性;最后，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性回歸分析，預(yù)測CRD法所能引起的最大地表沉降量，為確保后續(xù)安全施工提供了理論上的