滑坡地带连拱隧道洞门稳定性与支护措施研究

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在滑坡地带修建隧道时,洞口段边仰坡的地质条件通常较为复杂,支护措施稍有不当,很容易使边坡发生变形、坍塌等地质灾害。此外,洞门不仅是隧道结构的重要组成部分之一,而且还关系到洞内的施工安全,更影响到后期的正常运营。针对以上情况,本文主要做了以下内容:
  1.基于极限平衡理论分析了隧道开挖前,洞口段边坡在原南区路挡墙的支护下,所处的稳定性状态,并计算出挡墙的内力和变位。隧道开挖破坏了原挡墙的结构,不能再视为桩板式挡墙来对其进行稳定性验算。本文将其视为端墙式隧道洞门,分析了该隧道洞门的强度极限状态,发现若不对其采取加固措施,隧道洞门将会失稳。在此基础上分别采用两种支护措施对隧道洞门进行加固,即抗滑桩支护和抗滑桩加斜撑支护。通过计算发现,若单独采用一排抗滑桩对隧道洞门进行支护时抗滑桩的变形较大,且侧壁压力大于了地基的侧向容许压应力,应通过斜撑将滑坡推力分别传递前排桩和后排桩。
  2.利用有限元软件MIDAS/GTSNX对抗滑桩加斜撑支护下,洞门在隧道施工过程中的稳定性进行数值模拟。发现利用斜撑将滑坡推力,分别传递给前排桩和后排桩,能使抗滑桩的支护效果得到明显的改善,保证支护结构的内力和位移,在施工阶段中都在容许范围内。此外,预应力锚索能使抗滑桩的变形得到约束,进而改善其受力情况。本文分别在抗滑桩上,施加一排预应力锚索和两排预应力锚索,对其进行加固。发现预应力锚索能使隧道洞门的受力情况得到明显改善,但对围岩变形的影响不大。为此,本文分析了管棚的存在与否,对隧道施工过程中,围岩水平位移与竖向位移的影响,得出了管棚等超前支护措施的重要性和必要性。
  3.在施工过程中,对洞口段边坡和地表的变形情况,隧道拱顶的沉降和水平收敛进行动态监测。对监测数据进行分析,预测围岩的变形趋势,对边坡的稳定性状态进行判断。并把监测成果和数值模拟结果进行比对,发现两者在数值上虽然存在差异,但却有相同的变化趋势。讨论现场监测的必要性,为类似工程提供参考。
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