高地應力中硬圍巖環(huán)境下TBM卡機機理與對策研究 ——以西藏DXL隧道為例
發(fā)布時間：2020-12-08 05:28
近年來,隨著我國基礎設施的不斷完善,越來越多的隧道工程往大埋深、大斷面方向發(fā)展。在隧道施工過程中,容易遇到高地應力環(huán)境,在這類環(huán)境中開挖隧道,容易造成圍巖出現(xiàn)大變形。至今,人們對于高地應力環(huán)境下軟弱圍巖出現(xiàn)大變形的研究較多,而對于高地應力環(huán)境中硬圍巖出現(xiàn)大變形的研究較少。西藏DXL公路隧道的圍巖屬于中硬圍巖,在TBM掘進過程中,由于高地應力的影響,圍巖出現(xiàn)了嚴重的收斂變形,導致TBM掘進至樁號K10+209時出現(xiàn)卡機。本文依托DXL公路隧道工程,研究在高地應力中硬圍巖環(huán)境下,圍巖出現(xiàn)大變形導致TBM卡機的機理。主要研究手段為:首先調查隧道所處的工程地質條件,對工程所處地質環(huán)境有一個直觀認識;通過地應力理論估算、水壓致裂法以及室內巖石聲發(fā)射試驗來研究隧址區(qū)的地應力環(huán)境;針對巖體在隧道開挖過程的應力應變特性開展了三軸壓縮、三軸卸荷巖石力學實驗,獲得巖體的各項物理力學參數(shù)。以前面研究成果為基礎,進行圍巖變形、應力的理論分析和采用FLAC3D進行開挖數(shù)值模擬,將理論分析、數(shù)值模擬的結果與TBM護盾與圍巖的空間關系聯(lián)合起來求得圍巖與護盾之間的摩擦力,最后將TBM推力及TBM掘進速率考慮進來得出D...
【文章來源】：成都理工大學四川省
【文章頁數(shù)】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
DXL隧道現(xiàn)場鉆孔取出餅狀巖芯圖
圖 1-2 DXL 隧道 K10+253 圍巖塌方擠壓盾體示意圖、K10+209 圍巖收斂變形擠壓護盾為了避免 TBM 在施工過程中出現(xiàn)卡機，保證工程安全快速推進，通常采用超前地質預報、超前加固圍巖等措施來預防 TBM 開挖時圍巖出現(xiàn)大變形的情況發(fā)生。如果 TBM 已經出現(xiàn)了卡機，通常在護盾上涂抹潤滑劑減小圍巖與護盾間的摩擦力，或者采用側導坑和固結灌漿等措施使 TBM 脫困。1.3 研究內容及技術路線本文的研究內容如下：（1）首先介紹了 DXL 隧道所處的自然地理條件，隨后對隧道開挖區(qū)的區(qū)域地質概況、工程地質條件、水文地質等進行歸納總結。（2）通過地應力理論估算、水壓致裂法測試地應力以及室內巖石聲發(fā)射試驗來研究隧址區(qū)的地應力環(huán)境。（3）通過巖石室內三軸壓縮試驗、三軸卸圍壓試驗，獲得巖樣的物理力學
成都理工大學碩士學位論文文中首先以西藏 DXL 公路隧道工程 TBM 卡機段的地質調查為基礎，結合在 TBM 開挖掘進過程中的應力應變特性，制定了巖石物理力學試驗。在獲場巖體的力學指標條件下，進行了巖體應力應變理論分析和 TBM 開挖數(shù)值。綜合上述成果得出 DXL 隧道 TBM 卡機機理，并對 TBM 卡機提出相應的、脫困方案，為其他類似工程提供借鑒依據(jù)。本文研究的技術路線圖如下：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]錦屏深部地下實驗室初始地應力測量實踐[J]. 鐘山,江權,馮夏庭,劉繼光,李邵軍,邱士利,吳世勇. 巖土力學. 2018(01)
[2]西藏林芝地應力測量監(jiān)測與尼泊爾M_S8.1級強震遠場響應分析[J]. 張鵬,曲亞明,郭長寶,豐成君,孟文,范玉璐,譚成軒,王磊. 現(xiàn)代地質. 2017(05)
[3]青藏高原拉薩塊體地應力測量及其意義[J]. 孟文,郭長寶,張重遠,張永雙,陳群策. 地球物理學報. 2017 (06)
[4]高海拔地區(qū)深孔地應力測試工藝研究與應用[J]. 于新凱,全海,王旭,夏驪娜. 四川水力發(fā)電. 2017(01)
[5]不同本構模型下某隧道的FLAC3D數(shù)值分析研究[J]. 曹日躍,吳德義. 河南城建學院學報. 2016(03)
[6]TBM圍巖擠壓大變形特性分析與等級劃分[J]. 黃興,劉泉聲,劉濱,劉學偉,崔先澤. 采礦與安全工程學報. 2015(02)
[7]深部軟弱地層TBM掘進圍巖變形破壞特性室內試驗研究[J]. 黃興,劉泉聲,劉愷德,康永水,劉學偉. 巖石力學與工程學報. 2015(01)
[8]用基于巖體損傷的強度折減法進行采場穩(wěn)定性評價[J]. 武文治,褚召偉,孫東. 山東工業(yè)技術. 2014(22)
[9]超前加固在軟弱破碎圍巖隧道中的應用[J]. 田浩. 山西建筑. 2013(30)
[10]凍結法在含水疏松砂巖地層隧洞施工中的應用[J]. 康小虎. 山西建筑. 2013(28)
博士論文
[1]巷道圍巖峰后大變形過程的穩(wěn)定性特征及錨固控制機理研究[D]. 牛少卿.太原理工大學 2014
[2]高地應力軟巖隧道圍巖壓力研究和圍巖與支護結構相互作用機理分析[D]. 陳志敏.蘭州交通大學 2012
碩士論文
[1]TBM機載激發(fā)極化超前地質預報儀的研制與工程應用[D]. 田明禛.山東大學 2016
[2]高原深埋TBM施工隧洞巖爆風險評估及對策研究[D]. 李禹霏.成都理工大學 2015
[3]應變軟化模型在淺埋土質隧道數(shù)值模擬中的應用[D]. 汪海博.華中科技大學 2014
[4]加載速率對巖石Kaiser效應影響的試驗研究[D]. 郭亞奔.昆明理工大學 2013
[5]某隧道工程地應力量測及巖爆預測[D]. 田瑞川.重慶大學 2013
[6]軟巖大變形公路隧道變形規(guī)律及控制技術研究[D]. 李權.西南交通大學 2012
[7]青�！耙鬂摇惫こ蘐BM卡機段圍巖大變形特性及擴挖洞室支護方案研究[D]. 張超.成都理工大學 2012
[8]巖體加卸荷破壞的力學特性研究及其工程應用[D]. 陳星.三峽大學 2011
[9]盾構機刀盤開口率與盤體結構優(yōu)化設計[D]. 高見.大連理工大學 2010
[10]TBM掘進效率與圍巖相關性研究[D]. 陳浩.西南交通大學 2010
本文編號：2904540
【文章來源】：成都理工大學四川省
【文章頁數(shù)】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
DXL隧道現(xiàn)場鉆孔取出餅狀巖芯圖
圖 1-2 DXL 隧道 K10+253 圍巖塌方擠壓盾體示意圖、K10+209 圍巖收斂變形擠壓護盾為了避免 TBM 在施工過程中出現(xiàn)卡機，保證工程安全快速推進，通常采用超前地質預報、超前加固圍巖等措施來預防 TBM 開挖時圍巖出現(xiàn)大變形的情況發(fā)生。如果 TBM 已經出現(xiàn)了卡機，通常在護盾上涂抹潤滑劑減小圍巖與護盾間的摩擦力，或者采用側導坑和固結灌漿等措施使 TBM 脫困。1.3 研究內容及技術路線本文的研究內容如下：（1）首先介紹了 DXL 隧道所處的自然地理條件，隨后對隧道開挖區(qū)的區(qū)域地質概況、工程地質條件、水文地質等進行歸納總結。（2）通過地應力理論估算、水壓致裂法測試地應力以及室內巖石聲發(fā)射試驗來研究隧址區(qū)的地應力環(huán)境。（3）通過巖石室內三軸壓縮試驗、三軸卸圍壓試驗，獲得巖樣的物理力學
成都理工大學碩士學位論文文中首先以西藏 DXL 公路隧道工程 TBM 卡機段的地質調查為基礎，結合在 TBM 開挖掘進過程中的應力應變特性，制定了巖石物理力學試驗。在獲場巖體的力學指標條件下，進行了巖體應力應變理論分析和 TBM 開挖數(shù)值。綜合上述成果得出 DXL 隧道 TBM 卡機機理，并對 TBM 卡機提出相應的、脫困方案，為其他類似工程提供借鑒依據(jù)。本文研究的技術路線圖如下：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]錦屏深部地下實驗室初始地應力測量實踐[J]. 鐘山,江權,馮夏庭,劉繼光,李邵軍,邱士利,吳世勇. 巖土力學. 2018(01)
[2]西藏林芝地應力測量監(jiān)測與尼泊爾M_S8.1級強震遠場響應分析[J]. 張鵬,曲亞明,郭長寶,豐成君,孟文,范玉璐,譚成軒,王磊. 現(xiàn)代地質. 2017(05)
[3]青藏高原拉薩塊體地應力測量及其意義[J]. 孟文,郭長寶,張重遠,張永雙,陳群策. 地球物理學報. 2017 (06)
[4]高海拔地區(qū)深孔地應力測試工藝研究與應用[J]. 于新凱,全海,王旭,夏驪娜. 四川水力發(fā)電. 2017(01)
[5]不同本構模型下某隧道的FLAC3D數(shù)值分析研究[J]. 曹日躍,吳德義. 河南城建學院學報. 2016(03)
[6]TBM圍巖擠壓大變形特性分析與等級劃分[J]. 黃興,劉泉聲,劉濱,劉學偉,崔先澤. 采礦與安全工程學報. 2015(02)
[7]深部軟弱地層TBM掘進圍巖變形破壞特性室內試驗研究[J]. 黃興,劉泉聲,劉愷德,康永水,劉學偉. 巖石力學與工程學報. 2015(01)
[8]用基于巖體損傷的強度折減法進行采場穩(wěn)定性評價[J]. 武文治,褚召偉,孫東. 山東工業(yè)技術. 2014(22)
[9]超前加固在軟弱破碎圍巖隧道中的應用[J]. 田浩. 山西建筑. 2013(30)
[10]凍結法在含水疏松砂巖地層隧洞施工中的應用[J]. 康小虎. 山西建筑. 2013(28)
博士論文
[1]巷道圍巖峰后大變形過程的穩(wěn)定性特征及錨固控制機理研究[D]. 牛少卿.太原理工大學 2014
[2]高地應力軟巖隧道圍巖壓力研究和圍巖與支護結構相互作用機理分析[D]. 陳志敏.蘭州交通大學 2012
碩士論文
[1]TBM機載激發(fā)極化超前地質預報儀的研制與工程應用[D]. 田明禛.山東大學 2016
[2]高原深埋TBM施工隧洞巖爆風險評估及對策研究[D]. 李禹霏.成都理工大學 2015
[3]應變軟化模型在淺埋土質隧道數(shù)值模擬中的應用[D]. 汪海博.華中科技大學 2014
[4]加載速率對巖石Kaiser效應影響的試驗研究[D]. 郭亞奔.昆明理工大學 2013
[5]某隧道工程地應力量測及巖爆預測[D]. 田瑞川.重慶大學 2013
[6]軟巖大變形公路隧道變形規(guī)律及控制技術研究[D]. 李權.西南交通大學 2012
[7]青�！耙鬂摇惫こ蘐BM卡機段圍巖大變形特性及擴挖洞室支護方案研究[D]. 張超.成都理工大學 2012
[8]巖體加卸荷破壞的力學特性研究及其工程應用[D]. 陳星.三峽大學 2011
[9]盾構機刀盤開口率與盤體結構優(yōu)化設計[D]. 高見.大連理工大學 2010
[10]TBM掘進效率與圍巖相關性研究[D]. 陳浩.西南交通大學 2010
本文編號：2904540
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