復(fù)雜含水弱膠結(jié)砂巖隧道圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、城市隧道工程，主要包括解決城市交通擁擠問(wèn)題的地下鐵道、公路隧道，或穿越障礙物的各種地下通道以及各種市政地下工程和地下人防設(shè)施等。隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口密度持續(xù)增長(zhǎng)，許多大城市存在人口膨脹、建筑空間狹小、城市綠化減少、交通擁擠、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題，其中交通阻塞已成為我國(guó)許多城市的突出問(wèn)題。一方面經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展促使城市集約化程度越來(lái)越高，另一方面城市建設(shè)迅速發(fā)展的結(jié)果使得城市市區(qū)可供利用的地面面積越來(lái)越少

2、。要解決城市建設(shè)與土地資源不足的矛盾，以促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，合理地開(kāi)發(fā)利用地下空間是一條非常有效的解決這些問(wèn)題的途徑。因此修建城市隧道日益受到世界各國(guó)的重視。然而，隧道是修筑在具有一定應(yīng)力履歷和構(gòu)造跡象的各種圍巖介質(zhì)中的一種洞室結(jié)構(gòu)體系，地質(zhì)環(huán)境為隧道工程的自然載體，其地質(zhì)構(gòu)造、巖土介質(zhì)、地應(yīng)力和水文地質(zhì)等因素不僅控制著工程地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、頻率與發(fā)育特征，而且直接影響隧址區(qū)的地面穩(wěn)定性、深部穩(wěn)定性、山體穩(wěn)定性和圍巖穩(wěn)定性。正

3、確地理解和掌握圍巖基本特征，對(duì)圍巖穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)，不僅關(guān)系到隧道的設(shè)計(jì)和施工方案，而且還決定著整個(gè)隧道工程的造價(jià)，因此，為了確保隧道工程的穩(wěn)定，保障工程安全施工，必須就隧道的水文地質(zhì)條件及圍巖穩(wěn)定性等問(wèn)題開(kāi)展系統(tǒng)而深入的研究。
　　論文以在建桃樹坪、胡麻嶺隧道工程為依托，針對(duì)復(fù)雜含水弱膠結(jié)砂巖圍巖的特性，采用現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和地質(zhì)探測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值計(jì)算等方法，全面、系統(tǒng)地研究了桃樹坪、胡麻嶺隧道的水文地質(zhì)和工

4、程地質(zhì)特征，通過(guò)地質(zhì)分析建立了數(shù)值計(jì)算模型，模擬計(jì)算了不同工況條件下巖體失穩(wěn)與時(shí)間的定量關(guān)系，并針對(duì)隧道所在區(qū)域的特殊水文地質(zhì)條件采用不同的數(shù)學(xué)方法對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性做出了評(píng)價(jià)。論文的主要研究成果如下:
　　1、通過(guò)對(duì)隧道所在區(qū)域的工程地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)探測(cè)所獲得大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明，桃樹坪、胡麻嶺隧道位于祁連褶皺系的秦祁中間隆起帶東南端，區(qū)內(nèi)主要受前震旦紀(jì)、阿森特—加里東、燕山和喜馬拉雅四個(gè)構(gòu)造旋迴的影響，隧道區(qū)地貌上屬黃土臺(tái)塬區(qū)，

5、地表水不發(fā)育，主要為各種溝內(nèi)季節(jié)性流水，補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，水量較小，洞身經(jīng)過(guò)區(qū)域多為復(fù)雜含水弱膠結(jié)砂巖，成巖作用差，對(duì)隧道的施工有較大影響。
　　2、采用有限元法建立計(jì)算模型對(duì)隧道施工過(guò)程中的地層位移和圍巖應(yīng)力分布情況進(jìn)行模擬計(jì)算，模擬結(jié)果顯示隧道的開(kāi)挖對(duì)其周圍的巖體穩(wěn)定性影響較大，并且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)圍巖失穩(wěn)的現(xiàn)象越來(lái)越明顯。隧道洞身在穿越第三系沙巖所在區(qū)域時(shí)圍巖失穩(wěn)的現(xiàn)象最為明顯。
　　3、運(yùn)用物元理論進(jìn)行隧道圍