不良地质隧洞围岩稳定性及支护结构可靠性研究

第1章 绪论 1

1.1 国内外软弱围岩工程特性研究现状 1

1.1.1 软弱围岩地下工程建设中的主要问题 2

1.1.2 国内外软弱围岩隧洞建设概况 3

1.1.3 国内外软弱围岩隧洞工程研究综述 5

1.2 工程条件与立项目标 6

1.2.1 工程概况 6

1.2.2 立项目的意义 6

1.2.3 项目目标 7

1.3 研究内容 7

1.3.1 原位监测与试验 8

1.3.2 隧洞结构计算分析研究 9

1.4 项目开展情况 10

1.4.1 工程基本资料分析和现场调查 10

1.4.2 试验研究工程的特点与实施条件 11

1.4.3 试验研究工程的监测条件 11

第2章 隧洞原位监测及成果分析 13

2.1 隧洞原位监测设计 13

2.1.1 隧洞原位监测项目 14

2.1.2 原位监测布置 14

2.1.3 实施技术方案和技术程序 18

2.1.4 作业组成方式 19

2.1.5 试验研究技术规程 21

2.2 监测仪器安装埋设 22

2.2.1 钻孔与回填 22

2.2.2 监测仪器设备检验与率定 23

2.2.3 仪器设备安装埋设 27

2.2.4 施工期观测 30

2.3 监测资料整理分析 30

2.3.1 监测资料整理过程与要求 30

2.3.2 原始数据检验和处理 32

2.3.3 物理量计算 36

2.3.4 编制曲线图 37

2.3.5 初步分析和异常值判识 38

2.4 试验研究完成的工程量 38

2.5 监测成果分析 39

2.5.1 隧洞顶拱下沉状态 40

2.5.2 隧洞围岩净空收敛变形状态 42

2.5.3 隧洞围岩内部变形状态 44

2.5.4 隧洞围岩内部锚杆应力状态 46

2.5.5 隧洞围岩变形压力状态 47

2.5.6 隧洞围岩松动范围 48

2.5.7 格栅拱架钢筋应力状态 52

2.5.8 衬砌混凝土应变变化状态 53

2.5.9 衬砌钢筋应力变化状态 56

2.5.10 地下水渗透压力变化 58

第3章 隧洞监测成果反分析 60

3.1 茜坑隧洞反分析的工程要求和资料准备 60

3.1.1 地下洞室反分析的目的意义 60

3.1.2 茜坑隧洞反分析的物理力学模式 60

3.1.3 茜坑隧洞反分析计算程序和数据准备 61

3.2 茜坑隧洞位移反分析的原理和方法 62

3.2.1 隧洞黏弹性位移反分析的原理和方法 62

3.2.2 洞室“台阶式”错动开挖的有限元位移反分析 63

3.2.3 一次支护对围岩参数的反分析成果影响的研究 65

3.2.4 洞室收敛变形和绝对位移的回归拟合 66

3.3 茜坑隧洞位移反分析计算 67

3.3.1 有限元网格剖分 67

3.3.2 位移观测数据准备 67

3.3.3 位移反分析计算 68

3.3.4 茜坑隧洞反分析成果 71

3.3.5 茜坑隧洞反分析成果分析 73

第4章 隧洞围岩稳定性分析 76

4.1 围岩稳定性地质因素分析 76

4.1.1 围岩介质特性分析 77

4.1.2 围岩结构分析 77

4.1.3 隧洞围岩应力分析 81

4.2 隧洞围岩变形规律分析 83

4.2.1 围岩内空变形规律 84

4.2.2 围岩内部变形规律 85

4.2.3 围岩的变形状态类型 88

4.3 围岩稳定性评价 90

4.3.1 呈稳定变形状态的围岩 91

4.3.2 等速变形状态的围岩 91

4.3.3 超限变形的围岩 91

4.3.4 变形超限内部有明显潜在差动位移带的围岩 92

第5章 支护与衬砌结构可靠性分析 94

5.1 茜坑隧洞的支护与衬砌结构 94

5.1.1 一次支护结构 94

5.1.2 混凝土衬砌结构 96

5.2 支护与衬砌结构的有效性分析 97

5.2.1 加固结构有效性分析的内容与标准 97

5.2.2 锚杆工程合理性分析 99

5.2.3 锚杆工作状态分析 100

5.2.4 锚杆有效性综合分析 105

5.2.5 钢拱架工程合理性分析 106

5.2.6 钢筋混凝土衬砌工程合理性分析 108

5.3 基于可靠性的隧洞设计、施工原则与优化 110

5.3.1 软弱围岩隧洞设计原则 110

5.3.2 软弱围岩隧洞施工原则 111

5.3.3 隧洞设计与施工优化研究 113

第6章 结论与建议 120

参考文献 126