大跨度隧道监控量测及动态反馈信息化施工技术研究

摘要

大量大跨隧道不断涌现，工程界在以往施工工程的经验基础上，对其力学行为、施工时的围岩稳定性展开了一系列的研究，同时更加注重开发信息化施工在隧道工程中的作用。 本文在以往隧道信息化施工成功运用及发挥良好指导施工作用的背景下，主要研究了监控量测及信息化施工技术在韶赣高速公路梅关隧道的运用。引入随机模糊理论对监控数据进行优化处理，利用现代数值分析方法反演围岩参数并将之运用于设计与施工指导，达到优化设计和科学施工的目的，同时也寻求了一种从理论到实践再到理论的隧道动态反馈信息化施工技术方法。 主要研究内容如下： (1)详细阐述了梅关隧道监控量测方法及实测数据，分析了现场获取信息的作用； (2)采用隧道弹塑性模型，利用位移反分析方法对围岩参数进行反分析，同时对参数实施敏感性分析，选取对隧道位移数值计算敏感程度高的参数进行分析，这样既减少了分析参数也加快了计算速度，而且对计算结果也无影响； (3)在分析中采用随机模糊理论处理现场量测数据，将此数据与FLAC计算结果拟合优化，具有较好的实用性； (4)引入了“反演正算”分析方法对后期隧道施工所引起的应力场、位移场进行分析，指导设计及施工，同时研究了支护时间和支护刚度对隧道各部应力、位移及稳定性的影响。

目录

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.2隧道信息化研究国内外研究现状

1.2.1概述

1.2.2发展历程

1.2.3隧道信息化施工方法及技术流程

1.3本文的研究思路及内容

第二章不同隧道断面的荷载计算及施工方法比选

2.1不同隧道断面的荷载计算

2.1.1非轴对称(λ≠1)条件下，圆形断面隧道围岩应力分布

2.1.2椭圆形断面隧道的次生应力

2.1.3矩形断面隧道应力分布

2.1.4拱形断面隧道围岩应力分布

2.2隧道稳定性判断

2.3不同围岩级别隧道施工方法

2.3.1台阶法

2.3.2分部开挖留核心土法

2.3.3 CD(中隔墙法)

2.3.4双侧壁导坑法(眼镜法)

2.3.5 CRD(交叉中隔墙法)

2.3.6几种施工方法比较

2.4各级围岩物理力学参数的确定

第三章监控量测技术在梅关隧道的运用

3.1施工监控量测的目的及任务

3.2监控量测项目选择

3.2.1隧道内目测观察

3.2.2隧道位移量测

3.2.3支护的应力应变量测

3.2.4围岩应力应变和围岩与支护间接触应力量测

3.3梅关隧道监控量测

3.3.1工程简介

3.3.2地表沉降观测

3.3.3周边位移量测

3.3.4围岩位移量测

3.3.5钢支撑内力量测

3.4本章小结

第四章基于位移量测围岩参数反分析的实现

4.1围岩参数位移反分析概念及基本原理

4.1.1位移反分析

4.1.2位移反分析的基本原理

4.1.3参数敏感性分析

4.2量测数据优化及弹塑性位移反分析

4.2.1量测数据优化

4.2.2量测数据的概率分布(概型)估计

4.2.3随机模糊理论

4.2.4围岩材料弹塑性理论

4.3工程应用

4.3.1施工方法及量测数据优化处理

4.3.2反分析确定围岩参数

4.4小结

第五章信息化施工在梅关隧道的实现

5.1反演正算的基本思路与一般方法

5.2应力场分析

5.3位移场分析

5.4梅关隧道信息化预测

5.5支护时间对稳定性的影响

5.6支护刚度对稳定性的影响

5.7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

攻读硕士学位期间主要的研究成果