火郎峪隧道浅埋偏压段施工监控量测与分析

论文摘要

浅埋偏压隧道开挖技术至今仍是隧道工程中探索的热点问题之一，论文依托北京市密兴路改建工程火郎峪隧道建设项目隧道通过施工监控量测与有限元数值分析，对浅埋偏压隧道开挖过程中围岩与支护结构受力与变形特性进行了系统研究。基于现场监控量测，研究了隧道在开挖过程中围岩压力、喷射混凝土应力、钢架应力、锚杆轴力及净空收敛的变化规律。通过监控量测结果表明，浅埋偏压地质条件下，喷射混凝土和钢格栅为主要受力结构，特别是钢格栅受力明显，在初期支护中起主要作用。结合现场监控量测结果，利用MIDAS/GTS有限元分析软件，对围岩应力、初期支护结构应力进行仿真计算，从理论上对围岩结构及初期支护结构的安全性进行综合评定。分析结果表明，隧道开挖完成后，左拱脚和右拱肩出现了明显的塑性区，深度在1.5m至2.0m，施工过程中应加强对此处围岩的进行重点监控量测以及二次衬砌仰拱要及时施作。研究成果对地质条件类似隧道的设计、施工和后期监控等具有一定的指导作用，对避免隧道发生安全事故具有重要的借鉴价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 火郎峪隧道施工与监控量测技术
• 2.1 火郎峪隧道工程概况
• 2.1.1 隧道地形地貌条件
• 2.1.2 隧道工程地质条件
• 2.1.3 隧道水文地质条件
• 2.2 隧道施工技术
• 2.2.1 隧道围岩分类
• 2.2.2 隧道施工技术
• 2.2.3 隧道支护方案
• 2.3 隧道监控量测技术
• 2.3.1 目的与意义
• 2.3.2 隧道监控仪器的选取
• 2.4 小结
• 第三章 火郎峪隧道施工监控量测及分析
• 3.1 概述
• 3.2 监控量测试验内容与方案
• 3.2.1 试验断面的确定
• 3.2.2 监控量测内容与方案
• 3.3 洞身 K10+513 测试断面监测结果与分析
• 3.3.1 围岩压力
• 3.3.2 喷射混凝土应力
• 3.3.3 钢格栅应变
• 3.3.4 锚杆轴力
• 3.3.5 净空收敛
• 3.4 进洞口 K10+235 测试断面监测结果与分析
• 3.4.1 围岩压力
• 3.4.2 喷射混凝土应力
• 3.4.3 钢格栅应力
• 3.4.4 锚杆轴力
• 3.4.5 净空收敛
• 3.4.6 初期支护与二次衬砌间接触压力
• 3.4.7 二次衬砌混凝土应力
• 3.5 两个试验断面监测数据对比分析
• 3.6 小结
• 第四章 火郎峪隧道施工数值模拟及结果分析
• 4.1 概述
• 4.2 有限元方法的基本介绍
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.3.1 基本假定
• 4.3.2 计算模型及边界条件
• 4.3.3 计算模型参数
• 4.4 模拟工况
• 4.5 计算结果与分析
• 4.5.1 喷射混凝土内力及安全系数
• 4.5.2 二次衬砌内力及安全系数
• 4.5.3 围岩应力场
• 4.5.4 围岩应变场
• 4.5.5 围岩塑性区
• 4.5.6 隧道下沉
• 4.5.7 净空收敛
• 4.6 结论
• 第五章 结论与建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 进一步工作建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢