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羊桥坝隧道溶洞治理方案研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 依托工程概况

1.3.1 工程简介

1.3.2 工程地质条件

1.3.2 水文地质条件

1.3.3 不良地质现象

1.3.4 隧道围岩级别划分依据

1.3.5 溶洞稳定性评价

1.4 主要研究内容

第二章 左线左偏方案

2.1 左线左偏方案

2.2 地质情况

2.3 隧道设计

2.3.1 技术标准

2.3.2 隧道主体工程设计

2.4 改线后隧道方案

2.4.1 改线方案和原方案设计线相差2cm以内的段落

2.4.2 改线方案和原方案设计线相差2~5cm的段落

2.4.3 改线方案和原方案设计线相差5~200cm的段落

2.4.4 改线方案和原方案设计线相差200~1200cm的段落

2.4.5 改线方案和原方案设计线相差1200~1800cm的段落

2.4.6 改线方案和原方案设计线相差1800~2500cm的段落

2.4.7 改线方案和原方案设计线相差大于2500cm的段落

2.5 安全性评价

2.6 工程规模及造价估算

2.7 本章小结

第三章 左线左偏绕避新溶洞方案

3.1 路线方案布设

3.2 岩土材料非线性本构模型

3.2.1 弹塑性模型

3.2.2 邓肯张(Duncan—Chang)模型

2.3.3 流动法则

2.3.4 加卸载准则

3.2.5 Drucker-Prager本构模型

3.2.6 ANSYS有限元分析的D-P材料的参数输入

3.2.7 D-P材料的屈服准则

3.2.8 隧道工程施工数值模拟

3.3 绕避新溶洞改线方案数值模拟研究

3.3.1 数值模拟单元简介

3.3.2 ANSYS有限元计算模型

3.3.3 数值模拟计算结果分析

3.4 安全性评价

3.5 工程规模及造价估算

3.6 方案优缺点阐述

3.7 本章小结

第四章 左线偏右方案

4.1 隧道左线右偏、右线不变方案

4.1.1 路线方案布设

4.1.2 该方案地质情况

4.1.3 隧道主体工程设计

4.1.4 技术标准

4.1.5 改线后隧道方案

4.1.6 安全性评价

4.1.7 工程规模及造价估算

4.1.8 方案优缺点阐述

4.2 左线右偏、右线右偏方案

4.2.1 路线方案布设

4.2.2 ANSYS有限元计算模型

4.2.3 数值模拟计算结果分析

4.3 安全性评价

4.4 工程规模及造价估算

4.5 方案优缺点阐述

4.6 本章小结

第五章 路基方案

5.1 路基明洞方案

5.1.1 施工期安全防护措施

5.1.2 运营期永久防护措施

5.1.3 工程规模及造价估算

5.1.4 优缺点及难度

5.2 回填暗挖方案

5.2.1 施工期安全防护措施

5.2.2 工程规模及造价估算

5.2.3 优缺点及难度

5.3 施工方案

5.4 施工工期

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果

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摘要

我国的岩溶区面积达3.65×106km2,占国土面积的1/3,是世界上岩溶最发育的国家之一。岩溶作用对地基基础稳定性有较大影响,在利用岩石地基(含溶洞)作为地基持力层时,岩石地基的稳定性显得尤为关键和重要。岩溶对隧道工程的影响主要表现为:①隧道围岩的变形、失稳常常导致隧道局部塌方、落石;②岩溶涌水:不仅影响施工,而且直接危及人员和机械设备的安全。溶洞的存在使得隧道工程的稳定性变得复杂,而这种影响也随溶洞类型、大小、间距、方位的变化而变化。因此,对岩溶隧道进行模拟仿真是十分必要的。
  本文依托奉溪高速羊桥坝隧道工程,针对奉溪高速羊桥坝隧道工程施工过程中遇见的大型溶洞提出了两大类共六种治理方案:
  ①隧道右线不变、左线左偏方案(经新溶洞);
  ②隧道右线不变、左线左偏方案(绕避新溶洞);
  ③隧道左线右偏、右线不变(间距4.6m);
  ④隧道左线右偏、右线右偏(间距20m);
  ⑤路基明洞;
  ⑥暗挖回填。
  首先利用解析法对溶洞顶板的稳定性进行了验算并估算出了大概的塌陷范围,其次以大型有限元分析软件ANSYS为平台,对第②、④种方案进行数值模拟,考虑在右洞施工完毕的情况下,左洞的施工对右洞的安全影响,并结合设计合理性、施工期安全性、运营期安全性、工程造价和工期长短等多方面因素综合考虑,最终选定治理方案。

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