软弱围岩隧道工程力学机理及施工技术研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文软弱围岩隧道工程力学机理及施工技术研究ConstructionTechnologyandConstructionQualityControlMeasuresofWeakSurroundingRockTunnel培养单位：土木工程学院专业领域：安全工程学生姓名：胡扬帆校内导师:宋玉香教授校外导师：王春教授级高工二○一八年一月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学

2、位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着我国高铁建设的发展，长大隧道的规模逐渐增大，需求逐渐增多。而在

3、长大隧道施工过程中，由于隧道的埋深较深、穿过山体的长度较长而带来的工程问题也逐渐显露，亟待解决，尤其对于软弱围岩隧道。由于软弱围岩稳定性差、承载能力弱、易产生大变形等问题给软弱围岩隧道的施工带来了极大的困难。本文针对堡镇隧道分析软弱围岩隧道的破坏机理；在确定该隧道的屈服准则以及工程参数的基础上，建立二、三维有限元分析模型。从围岩地层的初始平衡状态到对隧道开挖完成之后，分别从围岩的变形和应力、支护的变形和应力分布等角度进行对比分析。本文以宜万铁路堡镇隧道软弱围岩段为工程背景，采用大型有限元软件ANSYS建立三台阶、CD、CRD有限元模型，针对洞周的位移、支护变形、应力场分布等进行研究

4、分析。计算结果表明：台阶长度、高度以及循环进尺是影响施工安全性的重要因素。最终通过对比分析可知：对于堡镇隧道，台阶法参数的优化结果是开挖进尺采用1m，台阶高度为上台阶高度3.5m，中台阶高度3m，台阶长度为上台阶长度9m，中台阶长度9m时最为合理，该结果可以为同堡镇隧道类似的工程提供一定的参考。其次，针对初期支护在软弱围岩隧道施工中起到的作用进行分析，结果表明：支护结构对围岩起着加固围岩、阻止围岩继续变形的作用，对于一个完整的开挖步序，初期支护的施作明显的减小了洞顶沉降量，并缩小了围岩的塑性区范围。关键词：软弱围岩；长大隧道；沉降；应力场；变形场AbstractNowthemome

5、nt,grewupinthetunnelconstructionandthedesignprocess,mostofthecharacteristicsofthetunnelareconcentratedinalongerlength,depthisdeeper,insuchaspectsasthatitisthesecharacteristicsofweaksurroundingrock,itisbecauseofthesecharacteristicstothesoftsurroundingrocktunnelinweakrocktunnelconstructionbrings

6、greatdifficulties.Whenthetunnelthroughtheweaksurroundingrockgeological,morepronetolargedeformationofgeologicaldisasters,etc.Aimingattherailwayshouldmillionacrossthelongtunnel-forttown,analysisthefailuremechanismofthetunnelinweakrocktunnel.Whendeterminingtheyieldcriterionofthetunnelandengineeri

7、ngparameters,onthebasisoffiniteelementanalysismodel,two,three,fromtheformationoftheinitialequilibriumstatetototherightnessofsurroundingrocktunnelexcavationiscompleted,respectivelyfromthesurroundingrockdeformation,stress,theboltingofvari