公路隧道某路段爆破开挖及监控技术

《公路隧道某路段爆破开挖及监控技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、公路隧道某路段爆破开挖及监控技术第1章绪论1.1背景及意义本文以密兴路改建工程火郎峪隧道施工为依托，针对隧道浅埋段围岩压力分布不均、地质条件差、施工难度大的特点，通过三维数值模拟，分析了围岩所受的应力和应变的变化规律，提出了加强拱脚及拱腰上方围岩的支护参数设计等一系列施工技术措施；通过对现场爆破实测振动监测与数据分析，研究浅埋隧道开挖地表震动特性及其变化规律及钻爆施工对初期支护的影响，探索隧道建设与地质环境、周边环境之间的相互关系、相互作用，以及由此产生或诱发的各类隧道病害，从而提出合理的控制技术措施，确保施工安全；并结合工程特点，建立隧道施工监控分析与预警系统，保障安全、优

2、化设计、指导施工。1.2研究概况1.2.1国内外研究现状洞口是隧道进出口的咽喉，同时也是整个隧道施工的薄弱环节。洞口的安全，关系到隧道能否顺利进洞并进行安全施工。大量的工程经验表明，洞口段地质条件复杂，多为风化严重的堆积物或破碎岩体，且覆盖岩层较薄，施工时容易造成洞口段仰坡及边坡的失稳，严重时产生滑动和坍塌。另外，对于岩质隧道，目前90%以上采用钻爆法施工，爆炸荷载作用产生的振动对浅埋隧道洞口段的稳定影响极大。人类对边坡稳定性的研究是从滑坡现象开始的，早期对边坡稳定性的研究主要从两个方面进行，一是借用土力学中极限平衡的概念，二是从斜坡所处的地质条件及作用因素上进行对比分析。1

3、950年，KarlTerzaghi发表了《滑坡机理》一文，系统地阐述了滑坡产生的原因与过程；1955年，Bishop就极限平衡法提出了修正的条分法，1956年Janbu在此基础上又提出了更精细的条分法，而Sarma.S.K在1979年提出了著名的Sarma法，该方法克服了以前只能垂直条分的局限，可以任意进行条分[1]。我国对边坡的研究相对滞后，1980年，我国的潘家铮教授提出了边坡稳定性问题的最大值、最小值原理；1981年，中国科学院武汉岩土力学研究所编写出版了《岩石边坡稳定性试验研究与计算方法》一书，详细讨论了土质边坡的稳定性问题；1993年秦四清博士的《非线性工程地质学导

4、引》一书，系统地将非线性科学分析方法用于工程地质领域，尤其是边坡科学领域，拓展了人们对自然地质体的认识域，改变了人们的思维方式[2]；王兰生、李天斌等提出并应用浅生时效改造理论，分析研究了地质体的动态历史演化过程及其对岩体稳定及区域稳定的影响[3]，取得了大量有价值的研究成果。边坡的稳定性研究经过长久的发展，已形成一些边坡稳定性分析的方法，目前大致可以分为两大类，即定性分析方法和定量分析方法。（1）定性分析方法定性分析方法主要是通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等的分析，对已变形地质体的成因及其演化史进行分析，从而给出被评价边坡一

5、个稳定性状况及其可能发展趋势的定性的说明和解释[1]。该方法的优点是综合考虑影响边坡稳定性的因素，快带地对边坡的稳定性做出评价和预测。常用的方法有地质分析法、工程地质类比法、图解法及边坡稳定专家系统。（2）定量分析方法严格地讲，边坡稳定性分析还远远没有走到完全定量这步，它只能算一种半定量的分析方法，虽然评价结果表现为确定的数值，但最终的判定依赖人的判断。常用的方法有极限平衡法和数值分析法。极限平衡法在工程中应用最早、最为广泛。这个方法以摩尔库仑抗剪强度理论为基础，将滑坡体划分为若干条块，建立作用在这些条块上的力的平衡方程式，求解安全系数[4]。极限平衡法稳定分析作为岩土工程中

6、的经典方法，虽经历了数十年的研究与应用，但没有像传统的弹、塑性力学那样引入材料应力应变关系，所得安全系数只是假定滑裂面上的平均安全度，求出的条间力和滑条底部反力也不是产生滑移变形时的真实存在的。数值分析方法主要是利用某种方法求出边坡的应力分布和变形情况，研究岩体中应力和应变的变化过程，求得各点上的局部稳定系数，由此判定边坡的稳定性[5]。常见的方法包括有限元法、边界单元法、离散元法及块体理论。其中有限元法是应用得最早，也是目前最广泛使用的一种数值方法，优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质性和不连续性，可以给出岩体的应力应变大小和分布，可近似地根据应力应变规律去分析边坡的变形破坏

7、机制，但它还不能很好地求解大变形和位移不连续问题，对于无限域、应力集中等问题的求解还不太理想。第2章浅埋隧道洞口开挖稳定性分析基于依托工程密兴路改建工程火郎峪隧道出口段浅埋的特点，采用岩土通用有限元软件MIDAS-GTS对施工过程进行数值模拟，对施工过程中隧道变形、围岩应力、应变以及支护结构内力进行跟踪，将研究结果与监控数据项结合分析浅埋隧道特征及施工稳定性。2.1数值模拟模型建立选取隧道出口K10+798典型断面作为数值模拟与现场监测断面，通过对数值模拟和现场监测数据进行对比分析，探讨浅埋隧道开挖施工