最新【精品】范文参考文献专业论文风积沙隧道开挖关键技术风积沙隧道开挖关键技术摘要：通过榆神高速神木1号风积沙隧道开挖方案采用颗粒流离散单元法进行比选，最终确定了“一次支护采用网喷+钢拱架和先行施作二次衬砌仰拱边墙结合部联合支护形式；开挖采用预留大核心土台阶法施工”的改进台阶法进行施工，并对该隧道开挖中的关键技术进行了详细介绍，为类似工程的施工提供了参考和借鉴。关键词：风积沙；隧道工程；改进台阶法中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1．概述2000年，中国沙漠、沙地共计154万km2，约占国土总面积的16％，主要分布在北纬37°～42°之间的区域。全国沙漠、沙地95.37%集中分布在新疆、内蒙、青海和甘肃四省区，并且呈大面积连片分布，主要以流动、半流动类型为主。随着城镇化建设的重心西移和西部大开发的进一步推进，中西部地区的交通建设高潮必将持续维持在高位水平，建设沟通受沙漠和沙地分割的各地区主要城市的交通公路和铁路网势在必行，在沙漠和沙地区域建设公路和铁路隧道不可避免，且数量很大。陕西省榆神高速公路神木一号隧道是目前国内沙漠和沙地地质条件下交通隧道建设的典型代表，其散粒体围岩在施工过程容易坍塌失稳，严重影响工程进度和施工安全，存在大量尚未揭示和解决的关键理论和技术问题，有鉴于国内沙漠和沙丘地区公路和铁路隧道建设的巨大需求。本文拟结合神木一号隧道开展的风积沙隧道开挖关键技术研究，以期为包含风积沙在内的沙漠和沙丘地区交通隧道的建设提供参考。2．神木一号隧道概况2.1工程概况神木一号隧道位于陕西省神木县老龙池沟和水磨河之间的山体顶部，神木县西沙开发区西侧，最大埋深约为37m。隧道设计为分离式隧道，设计长度714m，左线里程为ZK90+998～ZK91+360；右线里程K90+993～K91+345。洞身穿越风积沙地层共计301m，为公路穿越风积沙地层最长隧道，其中左线里程为ZK91+179～+320、右线里程为K91+159～+319；也是穿越风积沙地层断面尺寸最大的隧道（跨度15.3m，高度11.2m；断面尺寸124.9?）。其横断面图见图1。图2-1神木一号隧道横断面图2.2工程地质情况左线ZK90+998-ZK91+179与右线K90+993～K91+159段上部0.0～11.0m为风积沙（Q4eol），松散-稍密，一般厚度7.50～11.0m。中部为黄土（Q3eol），一般层厚4.00～10.0m，不具湿陷性。下部为强风化细砂岩，厚约5.00～8.00m，节理发育，岩体破碎，围岩无自稳能力，围岩级别为V。雨季由于大气降水的渗入补给地下水，隧道内有滴水或股流水。左线ZK91+179～ZK91+320与右线K91+159～K91+319段为风积沙（Q4eol），松散-稍密，厚45.0～57.0m，无自稳能力。勘探时未见到地下水。围岩级别为VI。隧道围岩为松散～稍密风积细砂，无自稳能力，稳定性差。雨季由于大气降水渗入补给地下水，隧道内有滴水。左线ZK91+320～ZK91+360与右线K91+319～K91+345段围岩级别Ⅳ级，以中风化微风化细砂岩为主，中厚层状构造，岩体较完整，勘探时未见地下水。围岩自稳能力一般，若开挖无支护可产生较大坍塌。3．关键技术研究3.1离散元理论简介由于风积沙为散粒体，因此，风积沙隧道的施工模拟不适合采用基于连续介质的分析软件和工具，一般利用离散单元法进行模拟。离散单元法（DEM）首次于19世纪70年代由CundallandStrack提出，并不断得到学者的关注和发展。离散单元法是专门用来解决不连续介质问题的数值模拟方法，其分析程序包括通用离散元程序（UDEC）以及简化的离散单元程序（PFC）等多种。该方法把围岩视为由离散的岩块和岩块间的节理面所组成，允许岩块平移、转动和变形，而节理面可被压缩、分离或滑动，因此，岩体被看作一种不连续的离散介质，其内部可存在大位移、旋转和滑动乃至块体的分离，从而可以较真实地模拟节理岩体中的非线性大变形特征。离散元法的一般求解过程为：将求解空间离散为离散元单元阵，并根据实际问题用合理的连接元件将相邻两单元连接起来；单元间相对位移是基本变量，由力与相对位移的关系可得到两单元间法向和切向的作用力；通过单元在各个方向上与其它单元间的作用力以及其它物理场对单元作用所引起的外力可求合力和合力矩，根据牛顿运动第二定律可求单元的加速度；对其进行时间积分，进而得到单元的速度和位移，从而获得所有单元在任意时刻的速度、加速度、角速度、线位移和转角等物理量。颗粒流离散单元法（PFC）属于离散元的一种，它通过圆形离散单元来模拟颗粒介质的运动及其相互作用，用颗粒替代了岩块，颗粒之间的间隙替代了岩石之间的裂隙或节理，其模拟的介质是颗粒的集合体，由