软岩隧道工程论文提纲

论文题目：考虑含水率变化的红层软岩大断面公路隧道施工力学效应研究

摘要：本文依托宜石高速公路山冲箐隧道工程,采用数值模拟与施工监测相结合的方法,对考虑含水率变化条件下的红层软岩大断面公路隧道的施工力学效应进行了研究,确定了红层软岩大断面隧道安全、可行的施工方案,指导了隧道施工。本文主要工作及研究成果如下:（1）基于相关文献的试验数据,统计分析了红砂岩和粉砂质泥岩等代表性滇中红层软岩含水率随浸水时间的变化关系和内摩擦角、粘聚力、弹性模量等力学参数随含水率的变化规律;在此基础上,以含水率为中间变量,统计得到了红砂岩和粉砂质泥岩力学参数随浸水时间变化的关系表达式。（2）利用数值模拟的方法,研究了考虑含水率变化和不考虑含水率变化情况下山冲箐隧道IV级围岩和V级围岩段的施工力学效应。数值模拟结果表明,与不考虑含水率变化的工况相比,围岩含水率的增大使得围岩变形和支护结构内力增大,且围岩变形持续时间也逐渐延长,围岩稳定性变差,这充分说明了考虑围岩含水率变化的必要性。（3）针对IV级围岩段三台阶法施工方案,制定了四组不同台阶长度的工况（4m、6m、8m、10m）进行开挖参数优化;针对V级围岩CRD法施工方案,制定了四组不同开挖步距工况（3m、4m、5m、6m）进行开挖参数优化。从围岩变形、喷混结构应力和弯矩、锚杆轴力和塑性区范围等方面进行综合对比,并兼顾施工效率和工程造价,建议IV级围岩段三台阶法的台阶长度取为8m,V级围岩段CRD法的开挖步距取为5m。（4）对山冲箐隧道IV级围岩段和V级围岩段进行了施工监测。基于监测数据,分析了拱顶沉降、水平收敛、锚杆轴力等随时间的变化规律;在此基础上,将考虑围岩含水率变化和不考虑围岩含水率变化的数值模拟结果与监测结果进行了对比,结果表明,考虑围岩含水率变化的数值计算结果与监测结果更为吻合。

关键词：隧道工程;红层软岩;施工方案;数值模拟;监控量测

学科专业：土木工程

摘要

abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 大断面隧道施工技术研究现状

1.2.2 红层软岩隧道施工技术研究现状

1.2.3 考虑地下水影响的隧道施工方案选择研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 采取的研究方法和技术路线

2 滇中红层软岩工程特性及红层软岩隧道施工重难点分析

2.1 滇中红层软岩的工程特性及其影响分析

2.1.1 滇中红层的工程特性

2.1.2 考虑地下水影响的红层软岩力学性质劣化机理

2.2 考虑地下水影响的滇中红层软岩围岩的强度特性分析

2.2.1 红砂岩软化与含水率之间的关系

2.2.2 粉砂质泥岩软化与含水率之间的关系

2.3 滇中红层软岩隧道施工重难点分析

2.3.1 工程概况

2.3.2 工程地质及水文地质条件

2.3.3 隧道的设计概况

2.3.4 红层软岩隧道施工重难点

2.4 本章小结

3 红层软岩隧道IV级围岩段施工方案适应性分析

3.1 数值分析软件及分析方法

3.1.1 数值分析软件介绍

3.1.2 考虑地下水影响的红层软岩隧道数值分析方法

3.2 数值分析模型构建及分析方案

3.2.1 数值分析模型

3.2.2 模型参数

3.2.3 隧道IV级围岩段数值模拟方案

3.3 红层软岩隧道稳定性结果及分析

3.3.1 红层软岩三台阶法施工稳定性分析

3.3.2 基于围岩含水率变化的开挖工法优化

3.3.3 基于数值模拟分析的施工建议

3.4 本章小结

4 红层软岩隧道V级围岩段施工方案适应性分析

4.1 数值分析模型构建及分析方案

4.1.1 数值分析模型

4.1.2 模型参数

4.1.3 隧道V级围岩段数值模拟方案

4.2 红层软岩隧道稳定性结果及分析

4.2.1 红层软岩CRD法施工稳定性分析

4.2.2 基于围岩含水率变化的开挖工法优化

4.2.3 基于数值模拟分析的施工建议

4.3 本章小结

5 红层软岩隧道施工稳定性现场监测及分析

5.1 监控量测原则

5.2 监测的目的

5.3 监控量测方案

5.3.1 仪器选择

5.3.2 监测断面间距及测点布置

5.4 隧道位移监测结果分析

5.4.1 IV级围岩段监测结果

5.4.2 V级围岩段监测结果

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢