軟弱破碎圍巖地鐵隧道掘進(jìn)機(jī)施工力學(xué)研究.pdf

1、廣州地鐵六號(hào)線九標(biāo)段地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖軟弱破碎，地表為居民居住區(qū)及海印電器城，地面建筑密集，施工對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求很高，因此該工程要求全斷面采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖。使用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道開挖對(duì)圍巖的損傷小、開挖表面光滑平整且施工相對(duì)安全，更為重要的是其震動(dòng)和噪聲小，對(duì)周圍居民和結(jié)構(gòu)物的影響很小；然而采用掘進(jìn)機(jī)施工也存在著一些問題，如掘進(jìn)機(jī)功率過高、刀盤損耗嚴(yán)重更換頻繁、隧洞內(nèi)多淤泥影響掘進(jìn)機(jī)的正常工作等等。 本文結(jié)合六號(hào)線東湖站站前停車線

2、段的工程實(shí)際，以控制工程施工對(duì)地面城市環(huán)境的影響為研究出發(fā)點(diǎn)，兼顧隧道圍巖的穩(wěn)定性、工程施工的安全性以及施工效率和工程造價(jià)，應(yīng)用三維大型有限差分巖土計(jì)算軟件FLAC3D對(duì)標(biāo)準(zhǔn)單線隧道的掘進(jìn)機(jī)和鉆爆法施工分別進(jìn)行了模擬計(jì)算，從隧道施工對(duì)地面環(huán)境的影響、圍巖的穩(wěn)定等方面綜合對(duì)比分析，進(jìn)而提出該工程實(shí)際的最佳掘進(jìn)方案——掘進(jìn)機(jī)與爆破相結(jié)合的掘進(jìn)方法，最大限度發(fā)揮掘進(jìn)機(jī)優(yōu)勢的同時(shí)降低爆破施工對(duì)周圍環(huán)境的影響，并進(jìn)行了三維數(shù)值模擬預(yù)測其施工效應(yīng)，

3、為類似的隧道施工提供了一個(gè)可以借鑒的實(shí)例。 1.在國內(nèi)外軟弱圍巖隧道施工技術(shù)以及掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)的研究成果上對(duì)軟巖隧道的各種特性以及掘進(jìn)機(jī)的適用性進(jìn)行了討論，對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)在軟巖隧道施工中的應(yīng)用進(jìn)行了論述和探討，提出懸臂式掘進(jìn)機(jī)適用性的圍巖分級(jí)指標(biāo)。 2.提出梯度荷載釋放法，并以此來模擬掘進(jìn)機(jī)開挖的力學(xué)效果。通過數(shù)值模擬的研究方法對(duì)軟巖隧道的掘進(jìn)機(jī)施工進(jìn)行三維仿真模擬，分析了隧道開挖及支護(hù)過程中圍巖和襯砌的應(yīng)力、位移、塑性

4、區(qū)變化等特征，對(duì)軟巖地鐵隧道在不同工法下的掘進(jìn)機(jī)施工力學(xué)行為及隧道的穩(wěn)定性加以討論，并對(duì)施工方法進(jìn)行了優(yōu)化。 3.應(yīng)用巖土計(jì)算軟件FLAC3D的動(dòng)力計(jì)算模塊對(duì)軟巖隧道的鉆爆法施工進(jìn)行數(shù)值模擬，應(yīng)用國際上較為普遍采用的指數(shù)型時(shí)間滯后函數(shù)爆破模型進(jìn)行加載，分析了爆破地震引起的地表振動(dòng)及能量的釋放過程，并與現(xiàn)場實(shí)測資料進(jìn)行對(duì)比、統(tǒng)計(jì)計(jì)算誤差，驗(yàn)證其適用性。 4.最后，將軟巖隧道在掘進(jìn)機(jī)施工與爆破施工下的圍巖變形及力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)