论文题目：基于物性指标的砂卵石地层矿山法隧道围岩稳定性评价及施工技术研究
摘要：随着我国城市快速发展,城市交通问题成为人们日益关注和亟待解决的问题之一,由于地铁具有“安全、快捷、节约土地”的优点,从而成为了解决城市发展交通问题的一把利剑。大规模地铁建设带来的困难和问题也是巨大的,其中以砂卵石地层地铁隧道建设最具代表性。砂卵石地层自稳能力差,在施工扰动作用下平衡状态很容易被打破,从而引起围岩坍塌、地表沉陷等问题,施工难度和风险极大,且城市水系通常较发达,隧道下穿河道施工是较常见的现象。因此,如何使得砂卵石地层矿山法隧道在满足安全性、经济性及工期的情况下实现快速施工,是一个非常值得研究的问题。本文依托成都地铁9号线矿山法隧道工程,对隧道围岩稳定性及评价方法、开挖及超前支护技术、下穿河道防护措施进行了研究,形成了砂卵石地层矿山法隧道快速施工工法,主要研究内容和成果如下:（1）将砂卵石地层分为砂类土、卵石土两种类别考虑,通过数值分析得到了砂类土、卵石土不同亚级围岩的掌子面临界稳定跨度Ds。引入砂类土围岩基本质量指标SBQ和卵石土围岩基本质量指标GBQ,根据砂类土SBQ,E0和物性指标之间的关系,以及本文研究得到的砂类土SBQ、E0和Ds,卵石土GBQ、E0和物性指标、Ds之间的拟合式,结合依据SBQ/GBQ判断砂类土/卵石土围岩等级的方法,建立了利用物性指标评定砂卵石地层围岩等级及预测掌子面临界稳定跨度Ds的方法（掌子面稳定性评价方法）,其适用于降水后埋深不大于20m,跨高比约为1的砂卵石地层矿山法地铁隧道。（2）根据现场锚杆试验和新意法理念,认为砂卵石地层隧道施工应减少对围岩的扰动,在隧道跨度小、施工空间有限时难以施作径向锚杆、锁脚锚杆等传统径向加固措施,而应重点保持纵向超前核心土稳定。通过资料调研、数值分析方式提出了不同亚级砂卵石地层隧道开挖和超前支护措施及参数。（3）通过数值分析可知不对河道截流而仅采取降水+超前管棚辅助措施时,上台阶掌子面在河道正下方会发生瞬时失稳破坏,验证了河道截流的必要性;并通过数值计算得到了不同拱顶离河底距离h1的合理河道截流长度L。依据前述资料调研、研究确定的开挖及超前支护措施,提出了各亚级围岩下穿小型河道段的开挖和超前支护措施及参数。（4）根据前述研究成果,将施工技术运用于依托工程,可保障施工质量及提升施工进度,开挖进度达50～60m/月,实现了快速施工。在此基础上进一步明确施工关键步骤,形成了一套砂卵石地层矿山法隧道快速施工工法。
关键词：砂卵石地层;矿山法隧道;物性指标;稳定性评价;施工技术
学科专业：桥梁与隧道工程
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 砂卵石地层隧道围岩变形及稳定性研究现状
1.2.2 砂卵石地层隧道开挖及超前支护技术研究现状
1.2.3 砂卵石地层隧道下穿河道防护措施研究现状
1.3 依托工程概况
1.3.1 工程平面位置
1.3.2 工程地质与水文地质
1.4 研究目标、研究内容及技术路线
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
第2章 砂卵石地层隧道围岩稳定性及评价方法研究
2.1 砂卵石地层隧道掌子面稳定性研究
2.1.1 砂卵石地层土质围岩的分类考虑
2.1.2 土质围岩隧道稳定性差异
2.1.3 掌子面稳定性研究数值模拟方案
2.1.4 掌子面临界稳定跨度分析
2.2 砂卵石地层隧道围岩稳定性评价方法研究
2.2.1 围岩基本质量指标SBQ及 GBQ
2.2.2 掌子面稳定性评价方法
2.3 砂卵石地层围岩稳定性评价方法的验证
2.3.1 砂卵石地层围岩等级评判方法的验证
2.3.2 砂卵石地层掌子面稳定性评价方法的验证
2.4 本章小结
第3章 砂卵石地层矿山法隧道开挖及超前支护技术研究
3.1 砂卵石地层矿山法隧道开挖及超前支护方式
3.2 砂卵石地层矿山法隧道开挖及超前支护技术研究
3.2.1 掌子面前方超前核心土影响范围
3.2.2 隧道开挖及超前支护参数推荐
3.3 本章小结
第4章 砂卵石地层矿山法隧道下穿河道防护措施研究
4.1 不截流情况下隧道下穿河道掌子面稳定性分析
4.1.1 数值模型的建立
4.1.2 掌子面稳定性分析
4.2 河道截流长度研究
4.2.1 数值模型的建立
4.2.2 计算结果分析
4.3 开挖及超前支护措施的确定
4.4 本章小结
第5章 砂卵石地层矿山法隧道快速施工技术
5.1 施工技术的工程应用
5.1.1 降水施工方案及工艺
5.1.2 围岩等级判定及掌子面稳定性评价
5.1.3 截流施工方案及工艺
5.1.4 施工措施
5.1.5 现场施工效果评价
5.2 砂卵石地层矿山法隧道快速施工工法
5.2.1 工法关键步骤
5.2.2 工法流程图示
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
致谢
参考文献
附录1 . Ⅳ_(2砂)-1工况不同跨度掌子面挤出变形云图及塑性区
附录2 . Ⅳ_(2卵)-1工况不同跨度掌子面挤出变形云图及塑性区