隧道施工过程的数值模拟与新奥法量测技术

摘要

自从改革开放以来,我国的经济进入了高速发展的阶段,国力不断提高,新的科技和技术不断地投入应用,隧道以及地下工程得到了巨大的发展和进步。如今中国已经成为世界上隧道和地下工程的数量最多、长度最大、施工地质条件和隧道结构最复杂、施工技术发展最迅速的国家。隧道施工的安全以及风险管理也慢慢引起人们的重视。本文以浏阳河隧道为工程背景,采用有限差分软件FLAC3D对隧道的施工过程进行模拟并对结果进行分析,着重研究了不同施工方法下隧道围岩的变形情况,并对实际工程提出相关建议。本文的主要工作与结论有:
　　(1)分别采用了CRD法、台阶法、全断面法三种不同的施工方法对不同围岩条件下的隧道施工进行模拟,分析围岩的位移状况。结果表明CRD法能够很好的降低围岩变形和地表沉降,台阶法其次,全断面法造成的围岩形变和地表沉降最大。
　　(2)隧道开挖过程中拱顶和拱底处产生的竖向位移最大,在拱脚附近围岩的水平位移最大。
　　(3)采用台阶法进行隧道开挖时,台阶的长度会影响围岩的形变,短台阶开挖由于隧道闭合的速度较快,初期支护能够起到较好的支撑效果,短台阶施工对围岩位移的控制要好于长台阶。
　　(4)在隧道开挖的过程中拱脚处会产生较大的应力集中现象,在二次衬砌完成后能一定程度上缓解围岩应力。
　　(5)偏压隧道靠近地表侧的围岩稳定性较差,在施工前应该采取适当的措施对地表进行加固,以免造成隧道的坍塌。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景

1．2 隧道施工的安全事故案例

1．3 国内外施工工法以及研究状况

1．4．1 隧道和地下工程的研究方法

1．4．2 本文的内容以及意义

第二章 隧道施工的基本力学原理与施工方法介绍

2．1 围岩压力理论

2．1．1 围岩的分类

2．1．2 初始应力场

2．1．3 隧道开挖后的围岩应力计算

2．1．4 隧道开挖的塑性应力分布

2．1．5 围岩损失引起的围岩变形

2．2 隧道施工方法介绍

2．3．1 FLAC3D简介

第三章 施工方案的数值模拟分析

3．1 工程概况

3．2 数值仿真模型的建立

3．3 CRD法施工的数值模拟

3．3．1 CRD法施工数值模拟过程介绍

3．3．2 隧道开挖过程围岩应力分析

3．3．3 隧道开挖后的位移分析

3．4 台阶法施工的数值模拟

3．4．1 台阶法施工数值模拟过程介绍

3．4．2 台阶法开挖过程围岩应力分析

3．4．3 台阶法开挖过程围岩位移分析

3．4．4 台阶长度对围岩位移影响

3．5 全断面法施工的数值模拟

3．5．1 全断面法施工数值模拟过程介绍

3．4．2 全断面法开挖过程围岩应力分析

3．4．3 全断面法开挖过程围岩位移分析

3．6 地表沉降分析

3．7 不同围岩状况下的围岩位移分析

3．7．1 不同围岩等级下的位移分析

3．7．2 埋深对围岩位移的影响

3．8．1 偏压隧道建模

3．8．2 开挖后应力分析

3．8．3 开挖后位移分析

3．9 本章小结

第四章 隧道工程的风险管理与施工量测技术

4．1 引发隧道风险的因素

4．2 隧道施工技术的控制

4．2．1 超前地质预报

4．2．2 新奥法的现场监测技术

4．2．3 开挖质量控制技术

4．2．4 地表沉降的监控

4．2．5 拱顶位移的监控

4．2．6 围岩稳定性判断

4．2．7 初期支护的监控

4．2．8 二次衬砌的监控

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献