軟弱破碎圍巖地鐵隧道掘進機施工力學研究.pdf

1、廣州地鐵六號線九標段地質條件復雜，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，施工對環(huán)境保護的要求很高，因此該工程要求全斷面采用掘進機進行開挖。使用掘進機進行隧道開挖對圍巖的損傷小、開挖表面光滑平整且施工相對安全，更為重要的是其震動和噪聲小，對周圍居民和結構物的影響很??；然而采用掘進機施工也存在著一些問題，如掘進機功率過高、刀盤損耗嚴重更換頻繁、隧洞內(nèi)多淤泥影響掘進機的正常工作等等。 本文結合六號線東湖站站前停車線

2、段的工程實際，以控制工程施工對地面城市環(huán)境的影響為研究出發(fā)點，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，應用三維大型有限差分巖土計算軟件FLAC3D對標準單線隧道的掘進機和鉆爆法施工分別進行了模擬計算，從隧道施工對地面環(huán)境的影響、圍巖的穩(wěn)定等方面綜合對比分析，進而提出該工程實際的最佳掘進方案——掘進機與爆破相結合的掘進方法，最大限度發(fā)揮掘進機優(yōu)勢的同時降低爆破施工對周圍環(huán)境的影響，并進行了三維數(shù)值模擬預測其施工效應，

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

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