隧道衬砌质量的地质雷达检测和数值模拟分析

摘要

由于隧道施工的隐蔽性和施工过程的复杂性，隧道衬砌易在不同程度上存在着质量问题，不可避免地影响围岩应力和变形，甚至影响隧道的运营安全。因此为保证隧道的运营安全，就必须对衬砌进行全面的质量检测，并对衬砌缺陷可能造成的影响进行分析。
　　本文首先运用地质雷达无损检测的原理并结合检测图像对上官隧道的衬砌质量进行了评价，表明隧道衬砌基本无质量缺陷。再基于离散元法以上官隧道为工程背景建立了数值计算模型，对一般的公路隧道施工后衬砌可能存在的主要缺陷进行了模拟计算，分析了围岩应力和变形，并分别与设计情况下的围岩应力和变形进行了对比。分析表明：
　　（1）若存在二衬混凝土厚度比设计厚度小5 cm或锚杆纵向间距最大为1.3 m的缺陷时，则对围岩应力和变形的影响均较小。（2）若存在初支混凝土厚度比设计厚度小5cm或上台阶断面初支与围岩间局部存在5 cm厚空洞时，虽围岩最大位移仍小于位移收敛警戒值，但对围岩应力产生了很大影响，需及时进行施工处理。（3）在比设计厚度小5 cm的相同情况下，初支混凝土厚度缺陷对围岩应力和变形的影响要远大于二衬混凝土厚度缺陷的影响。（4）上台阶断面初支与围岩间局部存在5 cm厚空洞对围岩应力和变形的影响要大于初支混凝土厚度缺陷（比设计厚度小5 cm）的影响。

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1 绪 论

1.1 选题来源

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容

2 工程概况

2.1 项目背景

2.2 工程地质条件及评价

2.3 设计与施工方案

3 隧道衬砌质量的地质雷达检测

3.1 电磁波理论

3.2 地质雷达检测隧道衬砌质量的原理及相应图像解释

3.3 上官隧道衬砌质量地质雷达检测

4 基于离散元法的公路隧道衬砌质量分析

4.1 离散元法的原理

4.2 数值模型的建立与计算参数的选取

4.3 对设计情况下围岩应力和变形的分析

4.4 初期支护混凝土厚度不足对围岩应力和变形的影响

4.5 二次衬砌混凝土厚度不足对围岩应力和变形的影响

4.6 初期支护与围岩间存在空洞对围岩应力和变形的影响

4.7 锚杆纵向间距过大对围岩应力和变形的影响

4.8 四种缺陷对围岩应力和变形的影响大小

5 结论与展望

5.1 本文主要结论

5.2 展望

致谢

参考文献