深埋隧洞穿越断层开挖施工围岩灾变预警与优化技术研究开题报告
2020-02-20 08:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
中国是世界上第三大的国家，各种各样的地形地貌充斥其中，山地在国土土地上占约百分之七十五，随着社会的不断发展，经济的腾飞需要各地交通的联通，为了穿越这些山地就需要大量的隧道，而隧道作为交通基础的一种正在发挥着越来越重要的作用。我国幅员辽阔，地质条件复杂，尤其不良地质地带分布广泛，隧道在建设的过程中遇到了各种各样的问题。
因为隧道工程对经济发展的重要作用，随着隧道工程在全球范围内的不断发展，我国吸取了大量古今中外隧道修建过程中的经验教训，但是不可避免的也产生了不少灾害事故。因此，进行这些灾害方面的研究是十分必要的，它能有效地减少地质灾害带来的损失。分析以前发生的灾害案例，绝大部分灾害都是由于隧道失稳导致的，因此在隧道修建过程中围岩的稳定性是人们需要重点考虑的问题。对围岩稳定性而言最重要的是找到影响围岩稳定性的因素，影响围岩稳定性的因素是多种多样的，其中地质因素的影响十分普遍，而地质因素中断层破碎带又是人们经常遇到的问题。
如何采取经济合理的施工措施和开挖方法，在确保施工安全的前提下，减小断层带开挖时对隧道稳定的不利影响，是断层带隧道在施工过程中面临的关键问题。针对上述问题，本文以兰州至乌鲁木齐第二双线甘青段大梁隧道爆破开挖为背景，在给定的隧洞设计方案的基础上，针对爆破开挖程序、爆破方法以及参数优化进行计算，从而基于围岩损伤控制机理优化开挖参数，降低灾害概率。
2. 研究的基本内容与方案
研究内容： 阅读设计资料并查阅相关施工设计手册和设计规范，明确施工设计基本方法、步骤和要求；根据设计资料中给出的地质条件和隧洞洞形、尺寸等，校核已有的孔网布置、爆破网路设计和最大单段药量施工设计参数；查阅相关文献，了解深部岩体围岩特性与特殊赋存环境，了解围岩失稳灾变的主要类型；通过有限元方法，模拟岩体爆破开挖诱发的地震效应与围岩变形损伤演化规律，并与现有的实测数据进行对比分析；反演围岩灾变前的位移变化特性，揭示围岩灾变的位移前兆特征；并基于围岩损伤控制机理优化开挖参数，降低灾害概率。
研究目标：撰写阅读笔记，详细罗列资料名称、设计手册名称、设计规范名称和现有的设计资料；撰写文献综述，至少含20%外文文献，明确深部岩体围岩特性、特殊赋存环境与施工方法对围岩失稳灾变的主要影响机制；计算单个模型不同工况下的爆破震动传播衰减规律、位移变化与损伤分布；反演围岩灾变前的位移变化特性，揭示围岩灾变的位移前兆特征；并基于围岩损伤控制机理优化开挖参数，降低灾害概率。
拟采用的技术方案及措施：通过动力有限元方法，模拟岩体爆破开挖诱发的地震效应与围岩变形与损伤分布，查阅爆破参数优化相关文献，分析计算结果与现有实测数据。
3. 研究计划与安排
| 序号 | 任务内容 | 时间节点 |
| 1 | 阅读设计资料、施工设计手册、设计规范 | 2019年1月12日 至 2019年1月18日 (1周） |
| 2 | 阅读现有设计资料 | 2019年1月19日 至 2019年1月25日 (1周） |
| 3 | 查阅相关文献，了解深部岩体围岩特性与特殊赋存环境，了解围岩失稳灾变的主要类型 | 2019年1月26日 至 2019年2月8日 (2周） |
| 4 | 建立有限元计算模型 | 2019年2月9日 至 2019年2月22日 (2周） |
| 5 | 模拟岩体爆破开挖诱发的地震效应与围岩变形与损伤分布 | 2019年2月23日 至 2019年3月8日 (2周） |
| 6 | 分析岩体爆破开挖诱发的地震效应与围岩变形与损伤分布 | 2019年3月9日 至 2019年3月22日 (2周） |
| 7 | 查阅爆破参数优化相关文献，分析计算结果与现有实测数据，反演围岩灾变前的位移变化特性，揭示围岩灾变的位移前兆特征；基于围岩损伤控制机理优化开挖参数，降低灾害概率 | 2019年3月23日 至 2019年4月19日 (4周） |
| 8 | 完成全文的排版及校核工作 | 2019年4月20日 至 2019年5月10日 (3周） |
4. 参考文献（12篇以上）
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