地下工程地质防治对策论文提纲

论文题目：风化花岗片麻岩地层中盾构隧道施工的环境影响研究

摘要：本研究针对广州地铁21号线中新站至中新东站隧道区间分布的特殊的花岗片麻岩风化地质及工程中土压平衡盾构施工造成的环境影响问题,通过文献收集整理、现场调查监测、数值模拟及理论分析等方法,系统研究了花岗片麻岩风化地质的地质特征和工程特性;建立有限元模拟,讨论分析了不同围岩条件对隧道开挖的影响,着重探究了复合地层中双线隧道开挖时不同地层损失率和不同隧道净距的环境影响规律,并与现场监测数据相结合,提出了有效的地质灾害防治措施和降低隧道开挖环境影响的施工技术。主要成果如下:（1）花岗片麻岩风化地层的工程特性、潜在灾害与施工对策。花岗片麻岩微风化带和中风化带岩质坚硬密实,可作为一般建筑工程持力层。强风化带中岩石裂隙较为发育,岩层渗透性较好,常赋存基岩裂隙水,且具有承压性,隧道开挖需注浆加固;全风化带和风化残积土具有“两头大,中间小”的粒度分布,遇水易软化崩解,且球状风化孤石发育,易引起流砂、涌水、地面沉陷及隧道开挖面失稳等地质灾害。工程中可采取“先慢后快”的钻井方法减小钻井、成槽对地层的扰动。隧道、基坑开挖时遇到孤石,深孔爆破可迅速高效破除较大孤石。此外,注浆加固可减小风化地层地下工程施工的环境影响。（2）监测隧道开挖引起周围复合地层的变形规律。隧道在复合地层中开挖,地表沉降主要由地层损失和上部软土固结沉降决定,地表沉降沿线变化规律大致与沿线花岗片麻岩风化带上边缘变相一致。双线隧道开挖时,后行线地表沉降槽受先行线影响,但并非两线沉降简单叠加,先行隧道开挖对后行线围岩引起的地层扰动和超静孔隙水压力等因素都将增大后行线隧道周围土体的变形沉降,影响程度近大远小。此外,所有施工参数中,土仓压力对地表沉降的影响最大,复合地层中施工时,刀盘扭矩和转速影响也较大。（3）探讨了围岩条件对隧道开挖的影响。隧道开挖产生的地表沉降与隧道所在土层的软硬程度成反比,围岩越硬,引发地表沉降也越小,隧道周围土体的塑性发展区域也越小。但围岩越硬,隧道开挖造成的土体位移沉降影响范围则越大。（4）研究了复合地层中不同地层损失率和不同双线净距对隧道开挖环境效应的影响。当地层损失率增大时,地表沉降和土体水平位移也增大,但地层损失率的变化不影响土体位移沉降的分布规律和影响范围。隧道衬砌的轴力与地层损失率成反比,弯矩则成正比;当隧道净距小于i时,先行线衬砌内力均大于后行线,双线隧道内力随净距的增大而减小并最终相等,当净距增大到i时,地表沉降槽由单个正态分布曲线分化为双峰曲线,双线隧道间水平位移几乎为零,且双线的内力影响可忽略。

关键词：花岗片麻岩风化地质;盾构隧道施工;环境影响;地层损失率;双线隧道净距

学科专业：建筑与土木工程 隧道与地下工程方向

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的

1.3 研究内容

1.4 本研究的创新点

1.5 技术路线

1.6 论文构成

第2章 文献综述

2.1 引言

2.2 广州市地质条件

2.2.1 地理概况

2.2.2 地理概况

2.2.3 水文地质条件

2.3 风化花岗岩地层中地铁施工研究综述

2.3.1 花岗片麻岩风化地质

2.3.2 上软下硬复合地层中的地铁施工

2.3.3 球状风化孤石对隧道开挖的影响及处理

2.4 盾构掘进的原理

2.4.1 盾构机简介

2.4.2 盾构掘进基本原理

2.5 盾构掘进引起的土体变形计算理论

2.5.1 地表横向沉降计算理论

2.5.2 地表纵向沉降计算理论

2.5.3 地层损失对盾构沉降的影响

2.6 灰色关联分析方法

2.6.1 数据的无量纲化

2.6.2 灰色关联系数计算

2.6.3 关联度计算

2.6.4 关联度比较排序

2.7 本章小结

第3章 风化花岗片麻岩地质的工程特性研究

3.1 引言

3.2 风化花岗片麻岩的成因

3.3 花岗片麻岩的风化等级及其鉴定方法

3.4 风化花岗片麻岩的工程特性

3.4.1 低风化程度的花岗片麻岩

3.4.2 强风化花岗片麻岩

3.4.3 全风化花岗片麻岩及其残积土

3.5 球状风化孤石

3.6 潜在的地质灾害及工程应对措施

3.6.1 潜在地质灾害

3.6.2 工程应对措施

3.7 本章小结

第4章 工程概况

4.1 引言

4.2 工程简介

4.2.1 工程场地概况

4.2.2 工程主体概况

4.3 水文地质条件

4.3.1 气象与水文条件

4.3.2 地质条件

4.4 工程主体结构

4.4.1 工程主体

4.4.2 隧道结构

4.4.3 线路断面设计

4.4.4 线路平面设计

4.5 工程关键技术点

4.5.1 工程的复杂性

4.5.2 工程风险点

4.6 本章小结

第5章 盾构穿越花岗片麻岩风化地层的环境效应

5.1 引言

5.2 现场监测方案

5.2.1 监测目的和检测内容

5.2.2 监测点布置

5.3 右线现场实测数据分析

5.3.1 地表沉降分析

5.4 左线现场实测数据分析

5.4.1 地表沉降分析

5.5 施工参数对地表沉降的敏感性分析

5.6 盾构施工注意事项

5.7 本章小结

第6章 复合地层中双线隧道施工的环境影响研究

6.1 引言

6.2 数值模型的建立

6.2.1 单元类型

6.2.2 模拟范围及边界条件

6.2.3 模拟参数取值

6.2.4 模拟步骤

6.3 不同软硬围岩条件下隧道开挖的环境影响差异

6.3.1 复合地层中隧道开挖的地表沉降模拟

6.3.2 不同地层损失率下的环境影响研究

6.4 复合地层双线隧道开挖的环境影响

6.4.1 复合地层双线隧道开挖模拟

6.4.2 不同净距双线隧道开挖的相互影响研究

6.5 本章小结

第7章 结论与建议

7.1 主要结论

7.2 展望

参考文献

致谢