工程碩士論文開題報告-山區(qū)淺埋偏壓隧道進洞技術(shù)研究.docVIP

編號：（注:本文只是作為學(xué)習(xí)參考作用）XXXX大學(xué)工程碩士論文開題報告姓 名 所在單位 導(dǎo)師姓名 職 稱 教 授 導(dǎo)師姓名 職 稱 教授級高工 研究方向 地下與隧道工程 擬定題目 山區(qū)淺埋偏壓隧道進洞技術(shù)研究 填寫日期 2015年09月 XXXX大學(xué)研究生學(xué)院制工程碩士論文選題應(yīng)直接來源于生產(chǎn)實際或具有明確的工程背景與應(yīng)用價值，并具有一定的技術(shù)難度和工作量。論文必須從下列選題中選擇：1、 一個較為完整的工程技術(shù)項目、工程管理項目的規(guī)劃或研究2、 工程設(shè)計或?qū)嵤?、 技術(shù)攻關(guān)、技術(shù)改造、技術(shù)推廣與應(yīng)用4、 新工藝、新材料、新產(chǎn)品、新設(shè)備的研制與開發(fā)5、 引進、消化、吸收和應(yīng)用國外先進技術(shù)項目6、 應(yīng)用基礎(chǔ)性研究、應(yīng)用研究、預(yù)先研究開題計劃書主要內(nèi)容應(yīng)包括：1、 擬選課題的國內(nèi)外動態(tài)、水平2、 擬選課題的目的、意義及該領(lǐng)域內(nèi)存在的問題3、 預(yù)期達到的水平4、 選該課題所具備的條件開題報告1. 國內(nèi)外動態(tài)、水平隧道洞口施工技術(shù)研究現(xiàn)狀山嶺隧道的修建，隧道洞口施工會遇到各種各樣的施工地質(zhì)問題。其修建的原理與方法還不能完全類同與洞身段的修建，不能將新奧法的施工原理運用與洞口段的修建。在洞口段地質(zhì)條件下，隧道圍巖比較薄弱，很難形成自身穩(wěn)定能力，這樣便會造成洞口段容易坍塌，圍巖壓力增大，洞口變形收斂較快等等。因此，洞口段的施工必須采用較高強度的支護或者超前支護措施1，較小的影響圍巖的擾動，保證施工安全。目前，在復(fù)雜特殊地質(zhì)條件下的進洞施工方案和手段主要有以下幾種：（1）大管棚法隧道建設(shè)進程中，會遇到各種各樣的地質(zhì)圍巖條件，例如隧道涌水涌泥、土質(zhì)松散、巖層破碎風(fēng)化等，大管棚支護體系就是在這種圍巖條件下發(fā)展出的一種新型支護體系。其工作的要點就是沿著隧道開挖的輪廓，一排排打入管棚，從而將圍巖進行極限穩(wěn)定。這樣在大管棚的作用下進行初期支護，施工工程進度。Bartholomen2做出大管棚的主要支護技術(shù)作用為：梁效應(yīng)，就是在隧道開挖進尺中，在洞口位置打入一定的鋼管，及時穩(wěn)定隧道圍巖和提供作業(yè)空間，后方的圍巖形成梁式結(jié)構(gòu)，將進一步穩(wěn)固和加強圍巖，防止坍方。加強效應(yīng)，在打入一定數(shù)量的鋼管后，對圍巖進行注漿加固，這樣便可加強隧道周邊圍巖的穩(wěn)固性。大管棚支護的優(yōu)點是鋼管足夠長、性能足夠硬、支護范圍廣、可以成功的控制圍巖變形收斂，對大多數(shù)不良地質(zhì)都有較好的適應(yīng)性。（2）注漿加固注漿加固是一種能有效改善圍巖膠結(jié)性質(zhì)，通過注漿加固可以增強隧道圍巖的穩(wěn)定性，是初期支護效果表達最大化。注漿加固的工作要點是運用有效的壓力，將漿液充填入巖土體裂隙和節(jié)理，將軟弱破碎的巖塊粘結(jié)成一個整體，從而提高地層的強度和整體性。注漿加固配合其他支護形式使用，不僅能有效改善圍巖的強度，而且大大縮小圍巖塑性松動區(qū)，減小支護抗力，改善結(jié)構(gòu)受力狀況3。在隧道洞口的修建過程中，尤其是一些不良地質(zhì)帶，斷層破碎帶、軟弱圍巖帶、有溶洞危巖等，通過注漿加固、帷幕注漿止水等技術(shù)手段成功的進行了隧道的開挖。（3）注漿導(dǎo)管注漿導(dǎo)管即超前導(dǎo)管注漿，其作用原理是縱向支撐松散的巖體，由與其固定的鋼支撐和未開挖部分巖體支撐起中間部分的巖土體。進而通過對導(dǎo)管進行注漿，將漿液通過壓力技術(shù)注入隧道周邊圍巖破碎地帶、圍巖裂隙中，便可形成一種非常穩(wěn)固的加強帶，有助于提高施工效率。這種方法對于裂隙發(fā)育的軟弱破碎圍巖加固效果較為突出，地下水的滲析，不僅對隧道的修建帶來較大的困難，還會對地表圍巖有一定的侵蝕作用，對圍巖進行小導(dǎo)管注漿，不但可以修補圍巖裂隙、提高巖體的力學(xué)指標(biāo)4，還可以對地下水起到防水止水效應(yīng)。（4）擋土墻及抗滑樁在山區(qū)隧道淺埋偏壓地帶，一般都設(shè)置擋土墻來防止山體塌落。擋土墻就是為了防止山體塌落而在偏壓土體或土體的一側(cè)修建的一種支撐作用的墻式建筑物。擋土墻的主要類型有重力式、桿式、加筋擋土墻等。一般根據(jù)施工現(xiàn)場的實際狀況、山體隧道圍巖的地質(zhì)特征和構(gòu)造、實際的施工能力、施工材料和造價因素等方面來進行選擇擋土墻的結(jié)構(gòu)與類型。如果山體發(fā)生滑動或者易發(fā)生滑動，這時就要用到抗滑樁穩(wěn)定圍巖能力。將這種直接穿越滑體而深入圍巖內(nèi)部的樁稱之為抗滑樁5，其主要作用是為了穩(wěn)定隧道邊坡。抗滑樁的主要類型有木樁、混凝土等。在山區(qū)淺埋偏壓隧道洞口施工中，時刻注意穩(wěn)定隧道邊坡，在合適的條件下可以選擇擋土墻與抗滑樁的結(jié)合使用，以保證山體圍巖的穩(wěn)定性。隧道洞口施工難點研究現(xiàn)狀隧道洞口施工，在很大一部分時間段里采用上下導(dǎo)坑方法，采取木支撐作為主要支護結(jié)構(gòu)，但這種方法使得隧道面臨安全威脅，無法保證施工的安全性，并且影響工程質(zhì)量和施工工期。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新奧法進入人們的視線，在一些山區(qū)淺埋偏壓隧道中逐漸應(yīng)用新奧法施工原理，運用錨桿、鋼拱架混凝土綜合支撐的支護結(jié)構(gòu)體系，大大的增加了隧道圍巖的穩(wěn)定性，另一方面又可提高施工進度、安全和質(zhì)量等。我國的鐵路事業(yè)發(fā)展時間較長，有了很大的技術(shù)沉淀，對于修建高速公路、鐵路都有著獨特的施工理念和設(shè)計原則，這些都是中國特色的施工體系理念，但隧道洞口的施工仍然存在一定的問題，隧道洞口段因為埋深較淺難以形成自承拱，由于隧道洞口開挖而引起的圍巖松動加之雨水和地下水引起的滲流等原因，隧道洞口的施工會變得越來月具有挑戰(zhàn)性。隧道洞口修建的難點技術(shù)問題如下所示：（1）隧道山體坡面崩塌及滑坡隧道坡面崩塌及滑動是隧道洞口施工過程中較常見的問題同時也是易引發(fā)較大事故的問題，圍巖土體在地應(yīng)力和重力的影響下脫離原來母體而發(fā)生滑落堆積在山體坡腳下，Tudisco Cosimo6將這一種地質(zhì)災(zāi)害稱職為山體崩塌。山體滑坡是指圍巖在重力的影響下沿著坡面角度向下滑落的地質(zhì)災(zāi)害。因此，在現(xiàn)代隧道施工中，隧道坡面崩塌及滑動事故在施工過程中常有發(fā)生，洞口邊仰坡穩(wěn)定性的問題日益受到業(yè)界學(xué)者的重視。潘學(xué)政7通過對隧道的滑坡現(xiàn)象分析研究，提出了隧道洞口施工中應(yīng)進行監(jiān)控量測，通過監(jiān)控量測手段可以及時掌握圍巖穩(wěn)定信息，提前發(fā)現(xiàn)隧道洞口滑坡地質(zhì)災(zāi)害，并且將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋施工，及時調(diào)整應(yīng)對措施。程建軍、廖小平、伍開江等8，通過大骨山復(fù)活古滑坡現(xiàn)場試驗依據(jù)，運用最新的Morgenstern-Price9極限平衡分析方法，對滑坡分級并且針對不同的級別進行了邊坡穩(wěn)定性計算，根據(jù)計算結(jié)果對一些滑坡等地質(zhì)災(zāi)害進行了整治，特別是在滑坡下部位布置出錨桿抗滑樁，對滑坡地質(zhì)災(zāi)害有了很好的支護效應(yīng)。王國欣、謝雄耀，黃宏偉等10，將地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)特征、地下水滲析、以及施工人員等的因素結(jié)合起來，用來分析杭州高速公路橫路頭隧道洞口施工開挖中所引起的滑坡現(xiàn)象，將滑坡的失穩(wěn)過程和變形機制等方面進行了深入的研究。在失穩(wěn)過程中發(fā)現(xiàn)及時進行現(xiàn)場監(jiān)控量測可以更好的掌握圍巖穩(wěn)定信息，反饋施工采取相應(yīng)的加固措施。（2）偏壓山區(qū)隧道施工中，經(jīng)常會遇到偏壓現(xiàn)象。隧道洞口的修建中一般經(jīng)常會選擇在山體表面、地質(zhì)條件差、隧道兩側(cè)的土體大小厚度不均，進而造成隧道所受荷載不均，這種現(xiàn)象稱職為偏壓。當(dāng)隧道處于偏壓地層條件時，洞口施工破壞了圍巖原有的平衡狀態(tài)，隧道所處偏壓地質(zhì)下，開挖施工會破壞原來巖體的力學(xué)平衡度，造成施工進洞難度加大，國內(nèi)外學(xué)者對此進行了大量的研究。21實際初期，國內(nèi)著名土木工程專家王立忠、郭東杰11對隧道的二次應(yīng)力場通過一系列的技術(shù)手段進行了研究。2002年，中南大學(xué)楊小禮等12將隧道受到偏壓情況下，支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力特征并就這種信息做了研究分析。同濟大學(xué)朱合華等13通過現(xiàn)場技術(shù)手段分析研究了隧道發(fā)生偏壓的原因，并且將荷載效應(yīng)反分析運用到偏壓隧道的力學(xué)研究中。2004年西南交通大學(xué)任桂蘭14-15教授進行了現(xiàn)場監(jiān)控量測和數(shù)值模型試驗，研究地質(zhì)圍巖巖層在不同傾斜的角度下，偏壓隧道的圍巖工程特性和二襯支護結(jié)構(gòu)受力特征。進而為隧道的支護穩(wěn)定信息提供數(shù)據(jù)支持。2007年，西南交通大學(xué)畢業(yè)生鄧彬16在論文中將有限元數(shù)值模擬和理論知識相互結(jié)合，運用到鐵路隧道在偏壓的情況下，地質(zhì)圍巖受力的特征和圍巖應(yīng)力大小的計算，并且研究了巖體順層傾斜、巖體厚度等方面對隧道支護結(jié)構(gòu)的印象。（3）地表下沉隧道洞口段圍巖一般都比較破碎，洞口段施工時很容易發(fā)生地表下沉。地表下沉對隧道洞口坡面的穩(wěn)定性有較大的影響，若下沉量較大時容易造成滑坡的發(fā)生，所以研究如何有效控制地表下沉保障隧道施工安全成為重中之重。張建華、王夢恕、關(guān)寶樹17以某隧道為工程依靠，結(jié)合現(xiàn)場施工監(jiān)控量測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理后應(yīng)用到有限元數(shù)值模擬中去，建立臺階法數(shù)值模擬解析式。又進行了將施工現(xiàn)場開挖方法和地表沉陷相互結(jié)合，研究分析出控制地表下沉的技術(shù)措施。常秀峰18以黃土隧道為例，研究黃土隧道施工過程中遇到的技術(shù)難題，分析了地表下沉、拱頂塌陷、大氣降水等方面因素，提出了黃土隧道變形規(guī)律和特征，針對這種現(xiàn)象制定出相應(yīng)的變形控制措施。李文秀、翟淑花、喬金麗19開辟了隧道施工過程中發(fā)生地表下沉分析研究方面的新的途徑。其將概率理論數(shù)學(xué)模型應(yīng)用到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論20，采用了位移反分析方法研究圍巖巖體變化特征參數(shù)，并且研究的理論數(shù)據(jù)與施工現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)有著很大的吻合。（4）基底承載力不足隧道基底沉穩(wěn)能力決定著地表沉降，基底支護不當(dāng)會引起隧道整個全方位的技術(shù)安全問題，隧道洞口圍巖破碎、自穩(wěn)能力差、隧道基底很有可能發(fā)生承載力不足現(xiàn)象。21世紀(jì)初期，孫修德21通過黃土隧道研究提出旋噴高壓技術(shù)應(yīng)用于隧道基底施工中。張林、汲紅旗、賈志銳22根據(jù)現(xiàn)場工程施工情況，研究出鋼管灌注和加筋混凝土對隧道基底的加強支護，這種方法很好的加固了圍巖，抑制變形。隧道洞口邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀隧道洞口所遇地質(zhì)環(huán)境比較特殊，有地表水的侵蝕作用，在山區(qū)淺埋隧道中，巖體開挖后很難形成支護體系，洞口的邊坡穩(wěn)定不好，很容易造成滑坡、開裂。山區(qū)環(huán)境中修建隧道，洞口的選擇是一個高難度的作用，因此在隧道設(shè)計和施工的過程中，將洞口邊坡穩(wěn)定性看成一個很重要的問題。我國鐵路隧道建設(shè)過程中也曾經(jīng)編制了洞口設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參考，其將極限平衡理論運用到隧道建設(shè)和施工中去，這種計算設(shè)計模式作用邊坡處理的一種常見方法。隧道洞口的設(shè)計結(jié)構(gòu)形式、位置的埋深、隧道圍巖的地質(zhì)巖性，以及開挖施工方法，都極大的與隧道周邊圍巖的邊坡穩(wěn)定性相關(guān)。計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展引發(fā)了新的計算理念和模式，以有限元模式形成的數(shù)值模擬計算方法在建筑行業(yè)形成了新的革命狂潮。數(shù)值模擬將綜合考慮施工各個方面的因素，極大的用科學(xué)的方法計算出邊坡穩(wěn)定性的問題。黃秋香23以紫坪鋪水利樞紐工程引水隧洞邊坡為例，研究隧道洞口邊坡在開挖支護過程中的穩(wěn)定性和變形特征。李育樞等24對隧道洞口偏壓情況下發(fā)生地震時，地震力隨著時間變化規(guī)律采用有限元分析法進行了研究對比，同時對隧道洞口地震力作用下邊坡穩(wěn)定進行了研究。Xiao-li Yang 25運用有限元模擬軟件FLAC3D對隧道邊坡和洞身整體結(jié)構(gòu)進行了分析，結(jié)合邊坡滑動體、施工開挖擾動圍巖塑性區(qū)等方面，得出了初期支護的加固范圍與效應(yīng)，這一結(jié)果可以通過施工監(jiān)測來確定。2本文研究的目的和內(nèi)容本文研究的目的通過對莑巖隧道洞口施工技術(shù)的研究和對施工過程的總結(jié)，掌握淺埋、偏壓隧道進洞施工的關(guān)鍵技術(shù)，包括：隧道斜交進洞總體施工方案確定；隧道洞口開挖總體平面布置；隧道洞口邊坡穩(wěn)定性分析；隧道洞口邊仰坡噴錨支護控制效果；洞口套拱施工技術(shù)；偏壓耳墻+套拱整體穩(wěn)定性計算分析等，保證施工安全和施工質(zhì)量，培養(yǎng)一批技術(shù)過硬的的技術(shù)管理人員和專業(yè)施工隊伍，為今后同類工程施工提供經(jīng)驗和依據(jù)。本文研究的內(nèi)容本文是以莑巖隧道為工程依靠，主要探討了山區(qū)淺埋偏壓隧道的特性，山體開挖過程中對圍巖邊坡的破壞現(xiàn)象，運用有限元模擬軟件MIDAS-GTS對隧道洞口邊坡穩(wěn)定性進行模擬分析，又對莑巖隧道關(guān)鍵施工技術(shù)偏壓耳墻+套拱整體穩(wěn)定性進行了模擬研究，技術(shù)路線圖如圖1所示，其主要研究內(nèi)容與工作如下：（1）閱讀大量的文獻資料，對國內(nèi)外隧道洞口的修建技術(shù)、研究理論、邊坡穩(wěn)定、以及施工過程中的重點難點工作進行整理總結(jié)，一方面是拓展自己的知識領(lǐng)域，另一方面是為論文的撰寫做好基礎(chǔ)的工作。（2）以莑巖隧道為工程基礎(chǔ)，對隧道洞口修建技術(shù)進行對比分析，探討當(dāng)前隧道洞口段修建技術(shù)的優(yōu)缺點，又對山區(qū)淺埋偏壓隧道進行研究分析，分別對淺埋、偏壓現(xiàn)象進行總結(jié)研究，得出隧道在淺埋偏壓情況下的力學(xué)特性與穩(wěn)定狀態(tài)。（3）對隧道洞口邊坡穩(wěn)定進行研究，分別從圍巖特性、地下水、地應(yīng)力和施工環(huán)境等因素入手研究隧道邊坡穩(wěn)定性，認(rèn)真總結(jié)那些因子影響較大。運用有限元模擬軟件MIDAS-GTS對隧道洞口邊坡穩(wěn)定性進行模擬分析，從理論和實際兩方面著手隧道邊坡穩(wěn)定性研究。（4）對莑巖隧道洞口施工進行全方位的研究，隧道圍巖特性成分進行分析，重點對洞口邊仰坡刷坡、洞口噴錨支護、套拱施工進行探討，運用用有限元模擬軟件MIDAS-GTS對隧道洞口施工的偏壓耳墻+套拱整體穩(wěn)定性計算分析，從而選擇洞口最優(yōu)的開挖方案。（5）現(xiàn)代隧道施工中運用現(xiàn)場監(jiān)控量測來及時掌握圍巖穩(wěn)定信息，進一步優(yōu)化施工參數(shù)，為此，特對隧道洞口淺埋偏壓段進行現(xiàn)場監(jiān)控量測，可以更好的分析和了解圍巖變形規(guī)律與支護結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。圖1.1技術(shù)路線圖注：可添加附頁開題計劃論文工作主要內(nèi)容、進度安排（起止時間）、課題經(jīng)費及到位情況等（請列表示意）：起止時間主要內(nèi)容簡述主要工作地點、方式和擬達到目的2015.09-2015.112015.11-2016.012016.01-2016.032016.03-2016.052016.05-2016.09為論文資料收集階段為實測資料分析整理階段收集圍巖材料參數(shù)及地應(yīng)力資料有限元模擬圍巖變形及支護結(jié)構(gòu)受力撰寫畢業(yè)論文了解相關(guān)國內(nèi)外動