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高速公路小净距隧道安全施工关键技术研究

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本项目的主要目标是依托京昆高速曹家庄小净距隧道施工,对节理岩体小净距隧道受力机理以及中立柱变形形态进行研究,找出一套小净距隧道施工安全控制的方法,将传统监测与小净距隧道变形监测结合,更好的满足施工安全的需要,主要有曹家庄小狰距隧道掌子面节理特征精细化描述,曹家庄小净距隧道开挖过程中的围岩稳定性演化过程与施工优化。依据河北典型地层,探明具有节理岩体特征的小近距隧道稳定性演化过程中的节理面错动,引起的能量耗散,比较数值模拟和现场量测得到的洞周变形。研究不同施工顺序,得到曹家庄小净距隧道围岩稳定性差异,为支护结构的设计、施工提供科学依据。对小净距隧道中夹岩柱稳定性控制技术,通过对对拉锚杆、注浆加固两种控制方法的研究,结合工程实践,提成合理的加固控制手段,为今后小近距隧道设计、施工提供参考。结合地形偏压小净距隧道施工监测技术,根据地形偏压小净距隧道稳定性特点,建立小净距隧道合理施工期间稳定性监测方法和技术。

成果创新性:

采用研究方法经济可行。与以往研究相比,本课题从以下几点得到突破:

1、现场测量掌子面岩体的特征,绘制赤平投影图,得到优势节理面。开展非连续介质地层条件下隧道的失稳模式,特别是中夹岩柱的节理变形特性、力学响应,以及岩柱坍塌。依据河北典型地层,探明具有节理岩体特征的小净距隧道稳定性演化过程,优化施工顺序。

2、针对不同围岩级别、埋深、中夹岩柱厚度,以及偏压角度,采用非连续介质、连续介质相结合的方法进行数值模拟,得到关键性控制参数,为设计提供参考。同时,依据地形偏压小净距隧道受力特点,提出偏压小净距偏压隧道安全施工关键技术。

3、鉴于浅埋、偏压、小净距隧道的特点,研究不同地质结构条件下,节理岩体稳定性变化规律以及中夹岩柱受力特征,总结出一套适合河北地层典型节理特征的小净距隧道稳定性分析方法与控制技术,对结构优化施工具有重要的理论意义和工程实践价值。使隧道设计和施工逐渐向科学化、规范化和精细化发展,从整体上提高我国高速公路小净距隧道的修建技术水平。