工程碩士論文開題報(bào)告-山區(qū)淺埋偏壓隧道進(jìn)洞技術(shù)研究

1、. 編號(hào)：（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(bào)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(jí)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(jìn)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(shí)際或具有明確的工程背景與應(yīng)用價(jià)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(gè)較為完整的工程技術(shù)項(xiàng)目、工程管理項(xiàng)目的規(guī)劃或研究2、 工程設(shè)計(jì)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(jìn)、消化、吸收和應(yīng)用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目

2、6、 應(yīng)用基礎(chǔ)性研究、應(yīng)用研究、預(yù)先研究開題計(jì)劃書主要內(nèi)容應(yīng)包括：1、 擬選課題的國(guó)內(nèi)外動(dòng)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(dá)到的水平4、 選該課題所具備的條件開題報(bào)告1. 國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)、水平<1>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(huì)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(yùn)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(huì)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(qiáng)度的支護(hù)或者超前支護(hù)措施1，較小的

3、影響圍巖的擾動(dòng)，保證施工安全。目前，在復(fù)雜特殊地質(zhì)條件下的進(jìn)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(jìn)程中，會(huì)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(hù)體系就是在這種圍巖條件下發(fā)展出的一種新型支護(hù)體系。其工作的要點(diǎn)就是沿著隧道開挖的輪廓，一排排打入管棚，從而將圍巖進(jìn)行極限穩(wěn)定。這樣在大管棚的作用下進(jìn)行初期支護(hù)，施工工程進(jìn)度。Bartholomen2做出大管棚的主要支護(hù)技術(shù)作用為：梁效應(yīng)，就是在隧道開挖進(jìn)尺中，在洞口位置打入一定的鋼管，及時(shí)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(jìn)一步穩(wěn)固和加強(qiáng)圍巖，防止坍方。加強(qiáng)效應(yīng)，在打入一

4、定數(shù)量的鋼管后，對(duì)圍巖進(jìn)行注漿加固，這樣便可加強(qiáng)隧道周邊圍巖的穩(wěn)固性。大管棚支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是鋼管足夠長(zhǎng)、性能足夠硬、支護(hù)范圍廣、可以成功的控制圍巖變形收斂，對(duì)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(qiáng)隧道圍巖的穩(wěn)定性，是初期支護(hù)效果表達(dá)最大化。注漿加固的工作要點(diǎn)是運(yùn)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(gè)整體，從而提高地層的強(qiáng)度和整體性。注漿加固配合其他支護(hù)形式使用，不僅能有效改善圍巖的強(qiáng)度，而且大大縮小圍巖塑性松動(dòng)區(qū)，減小支護(hù)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

5、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(jìn)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(jìn)而通過對(duì)導(dǎo)管進(jìn)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(qiáng)帶，有助于提高施工效率。這種方法對(duì)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(duì)隧道的修建帶來較大的困難，還會(huì)對(duì)地表圍巖有一定的侵蝕作用，對(duì)圍巖進(jìn)行小導(dǎo)管注漿，不但可以修補(bǔ)圍巖裂隙、提高巖體的力學(xué)指標(biāo)4，還可以對(duì)地下水起到防水止水效應(yīng)。（4）擋土墻及抗滑樁在山

6、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(chǎng)的實(shí)際狀況、山體隧道圍巖的地質(zhì)特征和構(gòu)造、實(shí)際的施工能力、施工材料和造價(jià)因素等方面來進(jìn)行選擇擋土墻的結(jié)構(gòu)與類型。如果山體發(fā)生滑動(dòng)或者易發(fā)生滑動(dòng)，這時(shí)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?？够瑯兜闹饕愋陀心緲丁⒒炷恋?。在山區(qū)淺埋偏壓隧道洞口施工中，時(shí)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

7、巖的穩(wěn)定性。<2>隧道洞口施工難點(diǎn)研究現(xiàn)狀隧道洞口施工，在很大一部分時(shí)間段里采用上下導(dǎo)坑方法，采取木支撐作為主要支護(hù)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(jìn)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(yùn)用錨桿、鋼拱架混凝土綜合支撐的支護(hù)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(jìn)度、安全和質(zhì)量等。我國(guó)的鐵路事業(yè)發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，有了很大的技術(shù)沉淀，對(duì)于修建高速公路、鐵路都有著獨(dú)特的施工理念和設(shè)計(jì)原則，這些都是中國(guó)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

8、段因?yàn)槁裆钶^淺難以形成自承拱，由于隧道洞口開挖而引起的圍巖松動(dòng)加之雨水和地下水引起的滲流等原因，隧道洞口的施工會(huì)變得越來月具有挑戰(zhàn)性。隧道洞口修建的難點(diǎn)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(dòng)是隧道洞口施工過程中較常見的問題同時(shí)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(dòng)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(duì)

9、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(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，通過監(jiān)控量測(cè)手段可以及時(shí)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(cè)數(shù)據(jù)反饋施工，及時(shí)調(diào)整應(yīng)對(duì)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(chǎng)試驗(yàn)依據(jù)，運(yùn)用最新的Morgenstern-Price9極限平衡分析方法，對(duì)滑坡分級(jí)并且針對(duì)不同的級(jí)別進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)一些滑坡等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了整治，特別是在滑坡下部位布置出錨桿抗滑樁，對(duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害有了很好的支護(hù)效應(yīng)。王國(guó)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

10、中所引起的滑坡現(xiàn)象，將滑坡的失穩(wěn)過程和變形機(jī)制等方面進(jìn)行了深入的研究。在失穩(wěn)過程中發(fā)現(xiàn)及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)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(huì)遇到偏壓現(xiàn)象。隧道洞口的修建中一般經(jīng)常會(huì)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(jìn)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(shí)，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(huì)破壞原來巖體的力學(xué)平衡度，造成施工進(jìn)洞難度加大，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。21實(shí)際初期，國(guó)內(nèi)著名土木工程專家王立忠、郭東杰11對(duì)隧道的二次應(yīng)力場(chǎng)通過一系列的技術(shù)手段進(jìn)行

11、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(hù)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(jì)大學(xué)朱合華等13通過現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)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(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)和數(shù)值模型試驗(yàn)，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(hù)結(jié)構(gòu)受力特征。進(jìn)而為隧道的支護(hù)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(shí)相互結(jié)合，運(yùn)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(jì)算，并且研究了巖體順層傾斜、巖

12、體厚度等方面對(duì)隧道支護(hù)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(shí)很容易發(fā)生地表下沉。地表下沉對(duì)隧道洞口坡面的穩(wěn)定性有較大的影響，若下沉量較大時(shí)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(mèng)恕、關(guān)寶樹17以某隧道為工程依靠，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控量測(cè)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后應(yīng)用到有限元數(shù)值模擬中去，建立臺(tái)階法數(shù)值模擬解析式。又進(jìn)行了將施工現(xiàn)場(chǎng)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

13、特征，針對(duì)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(chǎng)實(shí)測(cè)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(hù)不當(dāng)會(huì)引起隧道整個(gè)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(chǎng)工程施工情況，研究出鋼管灌注和加筋混凝土對(duì)隧道基底的

14、加強(qiáng)支護(hù)，這種方法很好的加固了圍巖，抑制變形。<3>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(hù)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(gè)高難度的作用，因此在隧道設(shè)計(jì)和施工的過程中，將洞口邊坡穩(wěn)定性看成一個(gè)很重要的問題。我國(guó)鐵路隧道建設(shè)過程中也曾經(jīng)編制了洞口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考，其將極限平衡理論運(yùn)用到隧道建設(shè)和施工中去，這種計(jì)算設(shè)計(jì)模式作用邊坡處理的一種常見方法。隧道洞口的設(shè)計(jì)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(jì)

15、算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展引發(fā)了新的計(jì)算理念和模式，以有限元模式形成的數(shù)值模擬計(jì)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(gè)方面的因素，極大的用科學(xué)的方法計(jì)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(hù)過程中的穩(wěn)定性和變形特征。李育樞等24對(duì)隧道洞口偏壓情況下發(fā)生地震時(shí)，地震力隨著時(shí)間變化規(guī)律采用有限元分析法進(jìn)行了研究對(duì)比，同時(shí)對(duì)隧道洞口地震力作用下邊坡穩(wěn)定進(jìn)行了研究。Xiao-li Yang 25運(yùn)用有限元模擬軟件FLAC3D對(duì)隧道邊坡和洞身整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)合邊坡滑動(dòng)體、施工開挖擾動(dòng)圍巖塑性區(qū)等方面，得出了初期支護(hù)的加固范圍與

16、效應(yīng)，這一結(jié)果可以通過施工監(jiān)測(cè)來確定。2本文研究的目的和內(nèi)容<1>本文研究的目的通過對(duì)莑巖隧道洞口施工技術(shù)的研究和對(duì)施工過程的總結(jié)，掌握淺埋、偏壓隧道進(jìn)洞施工的關(guān)鍵技術(shù)，包括：隧道斜交進(jìn)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(hù)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(jì)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(duì)伍，為今后同類工程施工提供經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。<2>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(duì)圍巖邊坡的破壞現(xiàn)象，運(yùn)用有限元

17、模擬軟件MIDAS-GTS對(duì)隧道洞口邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行模擬分析，又對(duì)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(jìn)行了模擬研究，技術(shù)路線圖如圖1所示，其主要研究?jī)?nèi)容與工作如下：（1）閱讀大量的文獻(xiàn)資料，對(duì)國(guó)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(diǎn)難點(diǎn)工作進(jìn)行整理總結(jié)，一方面是拓展自己的知識(shí)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(duì)隧道洞口修建技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，探討當(dāng)前隧道洞口段修建技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，又對(duì)山區(qū)淺埋偏壓隧道進(jìn)行研究分析，分別對(duì)淺埋、偏壓現(xiàn)象進(jìn)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(duì)隧道洞口邊坡穩(wěn)定進(jìn)行研究，分

18、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(yùn)用有限元模擬軟件MIDAS-GTS對(duì)隧道洞口邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行模擬分析，從理論和實(shí)際兩方面著手隧道邊坡穩(wěn)定性研究。（4）對(duì)莑巖隧道洞口施工進(jìn)行全方位的研究，隧道圍巖特性成分進(jìn)行分析，重點(diǎn)對(duì)洞口邊仰坡刷坡、洞口噴錨支護(hù)、套拱施工進(jìn)行探討，運(yùn)用用有限元模擬軟件MIDAS-GTS對(duì)隧道洞口施工的偏壓耳墻+套拱整體穩(wěn)定性計(jì)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(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)來及時(shí)掌握圍巖穩(wěn)定信息，進(jìn)一步優(yōu)化施工參數(shù)，為此，特對(duì)隧道洞口淺埋偏壓段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，可以更好的分析和了解圍巖變形規(guī)律與支護(hù)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(jì)劃論文工作主要內(nèi)容、進(jìn)度安排（起止時(shí)間）、課題經(jīng)費(fèi)及到位情況等（請(qǐng)列表示意）：起止時(shí)間主要內(nèi)容簡(jiǎn)述主要工作地點(diǎn)、方式和擬達(dá)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(shí)測(cè)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(hù)結(jié)構(gòu)受力撰寫畢業(yè)論文了解相關(guān)國(guó)內(nèi)外