基于岩土控制变形分析法的软弱围岩隧道开挖变形控制技术

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1、分类号:U44，U4510710-2012121103硕士学位论文基于岩土控制变形分析法的软弱围岩隧道开挖变形控制技术毛燕飞导师姓名职称叶飞教授申请学位类别工学硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015年4月25日论文答辩日期2015年6月9日学位授予单位长安大学ControlledDeformationinRockandSoilsDuringFlabbinessTunnellingExcavationBasedonADECO-RSAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：MaoYa

2、nfeiSupervisor：Prof.YeFeiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着19世纪现代高能炸药的出现以及爆破、风钻技术的发展，隧道机械化开挖取得了长足进步，基于岩承理论的新奥地利隧道修建法（NATM）的诞生及其在世界范围盛行标志着地下工程设计施工技术理论趋向成熟。隧道工程主要是开挖与支护的问题，即如何安全地开挖、合理地支护以保证围岩-支护体系的安全，并确保其长期稳定性。随着隧道的发展，传统方法对复杂地质软弱围岩环境及长大规模隧道的安全开挖掘进已显得有些乏力，我国地下工程事故发生率也较高，其中地下水

3、及围岩环境、地质情况和人为失误等占主要原因，软弱围岩环境下的隧道开挖一般变形大、工期长、成本高、易发生事故。岩土控制变形分析法（ADECO-RS，新意法）利用对掌子面-超前核心土的预加固及洞室预约束等措施保证极困难围岩条件下的洞室稳定性问题，事实也证明：控制了隧道预收敛及挤出变形，即控制了洞室在开挖过程中变形的最初原因，也就控制了洞室变形，能够保证隧道掘进过程中的安全。论文统计分析了截止2013年底我国在建及已建成特长公路隧道的施工事故，归纳分析了我国公路隧道施工过程中事故类型、发生原因及对策；基于岩土控制变形分析法提出了软弱围岩的定义，总

4、结了软弱围岩的特性及各类围岩在隧道开挖过程中的力学特性、变形情况及工程影响，进而对软弱围岩进行了细化分级，并根据围岩分级和亚分级标准提出了不同类别的软弱围岩工程对策；根据收敛约束法和对数螺旋线法，分析掌子面及洞室在开挖过程中的稳定性，以及围岩亚分级标准下方案的可施工性，并基于围岩亚分级标准给出各级围岩环境下洞室开挖的合理工法与支护措施；总结新奥法及岩土控制变性分析法在软弱围岩环境下的典型开挖方法，认为在软弱围岩环境下的隧道开挖，洞室掌子面无法自稳，应当采取预约束/加固措施，并以IV2级亚分级为软弱围岩分级分界线，高于此级别的围岩环境下隧道开

5、挖较安全，而低于此分级级别的围岩在开挖过程中应在约束、加固，或干预措施上予以充分重视。关键词：新奥法；岩土控制变形分析法；软弱围岩；预收敛/挤出变形；超前预约束/加固措施；变形机制；变形控制IAbstractTheappearanceofthemodernhighexplosivein19th,andwiththedevelopmentofblastingtechniquesanddrilltechniquesledtotherapidprogressinmechanicalexcavationofthetunnel.Asthebornof

6、NewAustriantunnelingmethodin19thand“theoryofrockpressure”anditswidespreadallovertheworldmarkstheundergroundengineering’sdesigntheoryandit’sconstructiontechniquesbecomesmoreandmoremature.Nowadays,undergroundengineeringisnolongerbelongstogroundengineeringanymore.Tunnelengine

7、eringalsobecomesthebestchoiceinmountainortheutilizationofcityundergroundspacewiththedevelopmentofexcavationtechniquesandthemechanicaltechniques.Themainproblemsthatthetunnelengineeringmustfaceisexcavationandsupport,thatmeanshowtoexcavatesafelyandreasonablesupporttoensurethe

8、safetyofsurroundingrock-supportsystem,andalsotokeepthelong-termstabilityofundergroundwork