公路隧道前置式洞口工法的力学行为分析与施工工艺研究

摘要

在近期高等级公路及公路隧道的建设中，随着国民经济的发展和社会的进步，公路建设的环保、安全和经济日益受到广大公路建设者的重视，在注重公路景观和环境保护方面提出了较高的要求。隧道洞口是隧道施工中最为困难的地段，隧道的设计和施工一直提倡“早进洞、晚出洞”这一技术原则，但传统的方法一般是洞口边仰坡开挖、防护，达到一定的进洞条件后再进洞施工，这时已经形成了较大高度的边仰坡，有些洞口采用接长明洞回填绿化的方法加以补救但这对于原生植被的破坏却是不可恢复的并没有实现真正意义上的“早进洞、晚出洞”。 前置式洞口工法采取自然进洞的原则，合理确定洞口位置和进洞方案，正确安排施工步骤，并借助一些辅助施工措施提前进洞，就有可能有效地解决隧道洞口的工程隐患和保护洞口自然环境，真正实现“早进晚出”。 正在建设的江苏宁(南京)——淮(淮安)高速公路老山Ⅰ号隧道出口采用了本文作者导师提出的前置式洞口工法进行施工，这种工法改变了传统洞口施工的工序并且大大减少了洞口边仰坡的开挖高度和开挖量。 本文应用有限元法对前置式洞口工法的施工过程进行了三维数值模拟，洞口段围岩的应力、位移及支护结构内力、位移随施工过程演变情况，并结合现场量测结果进行了对比分析。 前置式洞口工法是公路隧道洞口施工在环境保护方面的又一新方法，该工法追求施工中的精工细作其应用可使洞口施工更加规范化、标准化。对于上下行分离式设置的隧道，不仅可以保护单个洞口的山坡和植被，更重要的还可以避免两洞间土埂的开挖，这既可保护两洞间土埂上的原生植被又可借助土埂维持两洞口山体的稳定，可谓一举两得。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章老山隧道工程概况

第三章传统洞口与前置式洞口设计

第四章前置式洞口工法与工程实践

第五章老山Ⅰ号隧道出口施工过程的三维数值模拟

5.1引言

5.2数值分析方法的分类

5.3本文采用的数值分析方法

5.4岩土隧道结构专用有限元分析软件—MIDAS/GTS简介

5.5无支护情况下前置式洞口工法与传统工法三维数值分析

5.6前置式洞口施工过程的三维数值模拟

5.6.1力学模型的建立及有限元网格的划分

5.6.2前置式洞口施工过程的模拟结果分析

5.6.2前置式洞口施工过程的模拟结果分析5.6.2.1位移

5.6.2前置式洞口施工过程的模拟结果分析5.6.2.2岩体应力场1

5.6.2前置式洞口施工过程的模拟结果分析5.6.2.2岩体应力场2

5.6.2前置式洞口施工过程的模拟结果分析5.6.2.3前置支护与暗洞支护应力

5.6.2前置式洞口施工过程的模拟结果分析5.6.2.4锚杆轴力

第六章隧道洞口稳定监控量测

6.1监控量测的作用

6.2监控量测的内容和工作流程

6.3前置洞口的现场量测

6.4主要监测结论

6.5现场监测结果与数值模拟结果对比

第七章主要结论与建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果