礦山法隧道下穿鐵路施工位移控制機理及對策研究

《礦山法隧道下穿鐵路施工位移控制機理及對策研究》是依託西南交通大學，由鄭余朝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：礦山法隧道下穿鐵路施工位移控制機理及對策研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄭余朝
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

通過資料調研、經驗類比、數理統計、離心模型試驗和現場試驗等方法,對礦山法隧道下穿鐵路施工引起的路基和軌道位移控制等關鍵問題進行研究。分砂土和粘土（硬土和軟土），分別研究隧道下穿鐵路施工情況下路基與軌道的相互作用機理、地層損失的構成和損失率、各施工分步所占地層位移的比率；在軌道靜態幾何尺寸偏差數理統計基礎上，研究路基和軌道位移的數理統計關係，以及路基和軌道的位移控制標準；研究單、雙洞情況下，路基和軌道位移與埋深及淨距的統計關係和影響分區；分作用對象、地層損失構成、施工分步分別研究相應的對策及其力學原理。從而建立礦山法隧道下穿鐵路的路基和軌道的相互作用模型，提出路基和軌道位移的控制標準，進一步提出隧道下穿鐵路的控制對策和原則。深入、系統地開展隧道下穿鐵路力學機理、控制標準及控制對策的研究，對減小鐵路行車干擾、提高鐵路運能和安全性，促進交通和經濟發展具有重要意義。

結題摘要

本課題通過資料調研、經驗類比、數理統計、離心模型試驗和現場試驗等方法,對礦山法隧道下穿鐵路施工引起的路基和軌道位移控制等關鍵問題進行研究。研究了隧道下穿鐵路施工情況下路基與軌道的相互作用機理、地層損失的構成和損失率、各施工分步所占地層位移的比率；研究了路基和軌道位移的數理關係和位移控制標準；研究了單、雙洞情況下，基於路基和軌道位移的埋深及淨距的影響分區；研究了不同對策及其參數的敏感度。獲得結論和成果如下： 1.通過建立有碴軌道—彈簧—路基系統靜力計算模型，得到路基沉降和軌道沉降的相互影響。在所考察常規隧道沉降工況下，軌道沉降稍大於路基沉降，軌道與路基相互作用表現為隨動變形。 2.在隧道引起路基沉降影響範圍不變的情況下，存在路基與軌道相互變形關係的路基沉降臨界值，若路基沉降值超過臨界值，軌道與路基相互作用表現為自由變形梁，軌道與路基之間會產生脫離。 3.隨雙洞間距的不同，沉降槽的疊加和分離對軌道高低偏差矢度值有較大的影響。在埋深相同的情況下，最大軌道高低偏差矢度值隨間距的增大，先減小後增大，並得到了不同埋深下的最大軌道高低偏差矢度值極值與間距的統計關係。 4.根據鐵路線路工務管理和類似工程的經驗，研究了基於位移準則（路基沉降、軌道高低偏差值）的影響分區的相關閾值，運用統計力學方法，對近接影響度表達式中的相關指標進行了研究，並得到了基於埋深比（H/D）——幾何近接度的近接影響分區，對比兩者的影響分區，表明以軌道高低偏差值作為控制標準更嚴格、可靠。 5.雙洞施工引起的路基面沉降曲線等效於兩個單洞開挖引起的路基面沉降曲線和一個擾動因子的疊加。先開挖一側影響比較小，後開挖一側受擾動影響較大，最大沉降值增加2~3mm。 6.根據依託工程情況，對路基面沉降和軌道不平順的控制作用由強到弱依次為：掌子面加固＞拱部注漿預加圈＞鎖腳錨桿＞普通錨桿。