浅埋隧道开挖与隧道综合信息智能监控系统研究

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伴随北京公路事业的蓬勃发展,以及道路设计新理念的推广,隧道越来越多的出现在山区公路设计建设中。浅埋隧道通常位于山区公路隧道的洞口段,因其围岩风化较为严重,岩质较为破碎,且埋深较浅,围岩稳定性较差而被视为施工过程中的重点与难点。基于现阶段隧道开挖常采用爆破开挖技术,故浅埋隧道在爆破荷载作用下洞口段施工成为不容忽视的问题。  隧道项目建设的发展过程中,隧道施工监测日益成为隧道施工中的重要方面,科学技术的发展、仪器设备的进步、网络技术的普及都给隧道施工监测注入了新鲜的血液并得到长足的发展,以精细化、模块化、远程化、无线化为特点的新时期监测体系成为隧道施工过程中的亮点。  文章对浅埋隧道的成因及围岩稳定性进行了探讨,并结合背景工程密兴路火郎峪隧道工程地质情况,介绍了火郎峪隧道爆破开挖施工技术及超前支护施工手段。同时介绍了隧道施工过程中综合信息的自动采集、无线传输、预警系统的关键技术与方法。结合现代遥测技术,把选测断面传感器(频率类、电压电流类、开关量类、数字类等)数据采集、三维激光扫描、地质超前预报、爆破振动监测以及可视化监控融合在一起,实现隧道施工掌子面可视化实时显示与分析、隧道施工监测自动化数据采集与分析,形成隧道施工多元信息监测系统,确保复杂围岩地质条件下隧道施工安全。该系统测试项目的全面性、实时性和预警性对隧道施工的动态设计、施工管理以及提高施工过程的安全度等具有重要的现实意义。  本文依托北京密云火郎峪隧道改建工程,将隧道施工、施工监测与数值分析相结合,在研究浅埋隧道洞口段围岩稳定性的基础上,提出影响浅埋隧道稳定性因素,确定合理的施工方法;在对爆破施工过程中地表振动速度的监测基础上,利用数值模拟分析,探讨爆破地震波传播分布规律;在对施工过程中静态、动态监测项目的数据比对分析的基础上,结合数值模拟结果,完善了隧道综合信息智能监控系统。  本文采用有限元分析软件MIDAS-GTS对隧道施工过程进行模拟,结合现场监测数据,进一步研究浅埋隧道的施工稳定性、地震波传播规律,并验证隧道综合信息智能监控系统的准确性、有效性、及时性。
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