现代公路隧道施工及其支护分析

摘要

近10年来，全国的建设事业迅速发展，现代公路建设也随之火热起来，尤其是高等级公路建设正迅猛发展。随着现代公路的建设规模扩展，公路隧道的建设成为其中最为关键的环节之一，而且隧道的长度、跨度也越来越大、地质情况也越来越复杂。新奥法中常采用由锚杆、喷射混凝土和二次衬砌组成的隧道支护体系，它们是否还能够适用于现代公路隧道，它们在隧道支护体系中发挥的支护效用到底如何，效能是否充分发挥出来？这个问题的研究对于隧道建设的安全性和经济性有着直接的影响，正确的支护方案不仅能充分利用材料和环保，而且能够保证隧道结构安全。
　　 本文以大浏高速道吾山隧道工程实际为背景，运用有限元分析软件对隧道围岩在不同支护条件下的围岩变形和受力进行了模拟分析，结合现场实测值，总结各支护方案的支护效果，并对锚杆的支护效果进行了具体分析。文中运用有限元分析软件ANSYS对大浏高速道吾山隧道围岩的不同支护情况进行了模拟，分析其在隧道开挖后无支护，喷射混凝土支护，喷射混凝土和锚杆支护，喷射混凝土、锚杆和二次衬砌支护情况下的位移场和应力场，得出喷射混凝土支护和二次衬砌支护效果较好，而锚杆的支护效果没有我们想象中那么明显。所以在绝大部分的工程实际中，锚杆的功能没有完全发挥出来，浪费了锚杆材料，延误了工期。本文对锚杆的功效进行了具体分析，对单根锚杆、系统锚杆的功效，锚杆不同的布置方式、不同锚杆长度等的功效进行了分析。
　　 在工程实际中，如果能了解各支护方案的支护特点，根据实际围岩情况，正确选择锚杆的布置方案，及时喷射混凝土、模筑二次衬砌和选择各自合适的厚度，这也既能保证隧道施工的安全顺利进行，也大大节省了材料、缩短了施工工期。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 现代支护理论进展

1．2．2 现代支护理论存在的缺陷

1．3 公路隧道锚喷支护理论简介

1．3．1 锚喷支护结构类型

1．3．2 锚喷支护的特点

1．3．3 锚喷支护的功效分析

1．4 本文主要内容

第二章 大浏高速道吾山隧道工程概况

2．1 道吾山隧道工程地质及水文地质

2．1．1 工程地质

2．1．2 水文地质

2．2 隧道设计情况

2．2．1 主要技术指标

2．2．2 道吾山隧道围岩级别

2．2．3 防排水设计

2．3 施工条件

2．3．1 整体条件

2．3．2 岩层条件

2．3．3 交通状况

2．4 道吾山隧道不同围岩段的开挖和支护方法

2．5 本章小结

第三章 道吾山隧道开挖和支护数值模拟

3．1 新奥法概述

3．1．1 新奥法与传统方法的区别

3．1．2 新奥法的开挖方法

3．1．3 新奥法的主要支护手段和施工顺序

3．1．4 新奥法施工过程中量测工作的特殊性

3．2 ANSYS简介

3．3 隧道及其支护模型

3．4 各种支护措施效果分析

3．4．1 围岩位移场分析

3．4．2 围岩应力场分析

3．4．3 不同支护措施的效果比较

3．5 本章小结

第四章 公路隧道锚杆支护及其效能分析

4．1 单根锚杆和系统锚杆的功效分析

4．1．1 单根锚杆的抗拔力

4．1．2 系统锚杆的承载能力

4．2 不同锚杆长度的支护效果分析

4．3 锚杆的不同布置方式其支护效果分析

4．4 本章小结

第五章 现场实测值与模拟变形预计值对比分析

5．1 隧道施工监测的目的和意义

5．2 隧道施工监控方案

5．3 道吾山隧道围岩的稳定性判定

5．4 道吾山隧道典型断面监测分析

5．5 数值模拟结果与现场监测数据的对比分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间参与科研项目)

附录B (论文图片索引)