富水断层隧道掌子面稳定性及预加固对策研究

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1、国内图书分类号：U459.2密级：公开国际图书分类号：624.19西南交通大学研究生学位论文富水断层隧道掌子面稳定性及预加固对策研究年级二零一五级姓名张罗逊申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师王英学教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U459.2U.D.C:624.19SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyontunnelfacestabilityandpre-reinforcementmeasuresinRichWaterfaulttunnelGrade:2015Candidate:

2、LuoxunZhangAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:Prof.YingxueWangMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适

3、用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）分析了隧道穿越富水断层破碎地时断层带渗透系数、粘聚力、掌子面支护力对掌子面稳定性的影响规律。（2）对断层破碎带影响区域采取超前预加固、超前锚杆和超前管棚预加固措施，研究其预加固效果，并为工程实际提供参考依据，本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文

4、的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要由于隧道工程对线性有很高的要求，高速公路隧道不可避免的要穿越不良地质区域，如断层破碎带，断层破碎带围岩质量差，隧道开挖容易引起掌子面失稳，特别是富水断层隧道，由于存在着渗流力，掌子面更容易发生失稳破坏。因此，研究隧道穿越富水断层隧道掌子面的稳定性和预加固措施具有重要的理论和实际意义。本文以ABAQUS有限元软件建立数值分析模型，研究渗透系数、粘聚力、掌子面支护力对掌子面稳定性的影响，在此基础上研究基

5、于新意法的预加固措施支护效果。本文的主要研究成果如下：1、本文针对隧道穿越富水软弱破碎带掌子面失稳的问题，对影响掌子面稳定性的因素（渗透系数、粘聚力、掌子面支护力）进行研究，计算表明渗透系数和粘聚力对掌子面的最大挤出位移的影响范围长度相同，渗透系数相较于粘聚力的影响范围更靠前。2、从进入断层区域前开始施加垂直于掌子面的支护力，当支护力比为2.5，掌子面挤出位移大幅减小，几乎不产生增量位移。3、在对掌子面稳定性影响因素的研究基础上，对基于新意法的全断面开挖的预加固措施（超前预注浆、超前锚杆、超前管棚）进行研究，计算表明，超前预注浆提高了待挖体的围岩质量，降低了待挖体的渗透

6、系数，减小了掌子面挤出位移；超前锚杆作用效果存在着边际效应，即超前锚杆在一定长度范围内能大幅减小掌子面挤出位移，超出该长度对掌子面最大挤出位移的减小贡献不大；超前管棚对掌子面前方拱顶沉降和地表沉降量作用效果明显。4、未支护与超前管棚支护时，未开挖至地层分界面时，在地层分界面先出现塑性区，超前注浆支护时，塑性区出现在注浆区与软弱破碎带分界面，且在未开挖至该分界面提前出现。关键词：隧道施工；断层破碎带；流固耦合；开挖面稳定性；预加固西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractBecauseofthelinearrequirementofthetunnelengin

7、eering,thehighwaytunnelinevitablypassesthroughthebadgeologicalzone,suchasthefaultzone.Thequalityofthesurroundingrockispoor,thetunnelexcavationiseasytocausetheinstabilityofthepalmsurface,especiallythewaterrichfaulttunnel.Becauseoftheseepageforce,thetunnelfaceismorepronetoi