文档介绍：摘要今地下工程的应用范围之广、规模之大、埋深之深以及向深部推进速度之快,己随着对资源和生存空间需求的不断扩大,人类不得不“上天”和“入地”,从某种意义上讲,“入地”比登天还难。随着科技的进展和采掘技术的进步,如非昔日可比。深度的加大导致地应力增高,而高地应力导致的围岩岩爆以及大变形则是制约深埋隧洞设计和施工的关键因素。因此对高埋深地下洞室的围岩稳定和支护结构进行研究是具有重要意义的。本文以国内某高埋深引水隧洞为例,在对初始地应力场进行分析的基础上,利用数值分析方法,分别对高埋深的硬岩洞段和软岩洞段采用不同的岩体本构模型进行了开挖及支护全过程的模拟,计算分析了开挖过程中围岩的应力场、变形场的变化规律,分析了一些高地应力条件下硬岩和软岩的不同的围岩破坏规律以及对相应的支护措施进行了研究。并对影响洞室围岩稳定的一些因素进行了敏度分析,探讨了埋深、围岩参数、开挖进尺等对围岩稳定的影响规律。在对围岩开挖过程中围岩的变形特征和衬砌内力进行研究的基础上设计出了合理的二次支护时机。本文所得的一些结论可为类似工程提供一定的参考。关键词:地下洞室,围岩稳定,数值分析,支护结构,支护时机
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第一章绪论国内外深埋隧洞建设的现状土地资源的衰减和短缺,环境的恶化促使世界各国除了采取综合性的政治、经济措施以外,正越来越注重地下空间和地下工程的开发利用。国际上普遍的观点认为“世纪是桥的世纪,世纪是高层建筑的世纪,未来的世纪则是人类开发地下空间的世纪”,人类应该“往深处想近几十年来,为满足世界经济和社会快速发展的需要,随着科学的发展和技术的进步,地质勘测手段、岩石力学理论、施工机械设备等的不断发展,世界上各种用途的隧洞工程建设得到了突飞猛进的发展,其主要表现形式和趋势就是隧洞长度不断增大以及埋深的不断增加。国外深埋长大隧洞工程发展很快,从目前己收集到的资料看,世界上最长的隧洞是芬兰的水工隧洞,该隧洞始建于年,于年完工,洞长达黄浯挝D戏堑腛┕に矶,瑞典的水工隧洞,。目前欧洲各国正在联合实施一项铁路建设的总体规划庑建干线,改建鸪凳彼傥.=ǔ芍蠼ò盐髋贰北欧、以至俄罗斯、土耳其的各大城市联成一片,它的兴建尤其是通过阿尔卑斯山铁路隧道的兴建,将进一步推动欧洲地下工程发展。最著名的两项是在建的穿越阿尔卑斯山的巨型工程:一是瑞士圣哥达隧道工程,全长,表国外已建的一些深埋隧洞工程序号隧洞名称最大埋深所在国家完建时间勃郎峰法宁意大利奥立摩斯秘鲁未完成弗雷儒斯天津大学硕士学位论文用途水工法国铁路公路圣哥达瑞士
最大覆盖厚度嬖谟克⒏呶隆⒏叩赜αΦ纫幌盗懈丛拥刂饰侍猓欢法国里昂至意大利都灵的主隧道,从—J至止,全长,最大覆盖厚度超过刂是榭鲇胧ジ绱锵嗨疲较英吉利海峡隧道复杂【。我国在年以前就已经建成最大埋深达某衫ハ吖卮灏铀淼溃年后修建的隧洞越来越多,越来越深,长度越来越大【。表列出了国内已建和拟建的部分深埋隧洞工程实例。表—根据不完全统计,目前我国大陆铁路隧道总数达余座,总长度超过,秦岭隧道是目前我国建造的最长铁路隧道,采用单线双孔,每孔的长度均大于。隧道穿过地区最大埋深达椅麓锏龋畲水平地应力将达到.,秦岭隧道的施工是在高地温、高地应力的环境下进行的。我国水力资源蕴藏量居世界首位,但开发量不足%。水力资源的绝大部分集中在中国西南地区长江干流及其支流澜沧江、南盘江等流域。东北、华北、华北、华东及华南地理位置优越,但水力资源较少,已基本开发完成【俊K缃ㄉ重点正逐步向西南转移,西南水电基地多处于高山峡谷地区,水工地下工程数量多、规模大将成为明显趋势。在水工隧洞方面,据统计,中国已建成水工隧洞总长度超过包括有压隧洞、无压隧洞、压力钢管道、压力竖井及斜井等己建成长度陨系囊⒌缢矶簧以上直至陨系引水发电隧洞将待修建【,存在着高地下水、高地应力等一系列高难度的复杂工程技术问题。南水北调西线工程输水线路穿过国内己建和拟建的部分深埋隧洞工程序号隧洞名称最大埋深修建时间用途锦屏拟建水工秦岭一铁路关村坝大瑶山鱼子溪二级公路天生桥二级一天津大学硕士学位论文第一章绪论洞长华蓥山
据松散体理论认为是留猶鹉峥烁莸岳砺廴衔J牵畉/一∥巴颜咯拉山,各种布置方案的单条隧洞长度多在以上,最长的为,这些长隧洞高程在笥遥蚝洌掌”。懈叩叵滤⒏叩匚隆高地应力的不利条件外,还受强地震玖叶任度按蠖喜愦刂疲杓和施工将遇到的复杂技术难题已远远超出当前水工隧洞的世界最高水平据分析从年到年我均渲胁簧偈巧盥癯ご笏矶础緇】。随着我国西部大开发的进行,大量高等级公路和铁路