单洞四车道公路隧道力学性状数值模拟与监控量测

摘要

随着公路隧道建设的迅猛发展，在新建高速公路项目和高速公路改扩建项目中，大断面单洞四车道公路隧道越来越多，然而我国现阶段的四车道特大断面公路隧道建设既无成熟的经验可参照，现行的公路隧道设计与施工规范也无单洞四车道隧道的设计与施工的相关要求，积累的设计、施工实践经验又不多，设计与施工带有一定的盲目性。因此，基于有限元数值模拟和监控量测对单洞四车道特大断面公路隧道力学性状进行了研究，主要研究成果如下： 1)结合依托工程龙头山隧道，采用弹塑性平面有限元数值模拟方法，对单洞四车道大断面隧道V级围岩浅埋段采用双侧壁导坑施工过程进行数值模拟研究，并对浅埋偏压地层中大断面隧道双侧壁导坑法进行数值分析。 2)结合依托工程龙头山隧道施工现场实测数据，采用平面应变弹塑性本构模型进行数值模拟，分析了单洞四车道大断面隧道双侧壁导坑开挖过程中导坑临时支撑的作用机理、施作与拆除时机。 3)结合依托工程龙头山隧道施工现场的监控量测，了解围岩力学形态的变化和规律，掌握支护结构的工作状态信息并及时反馈，指导施工；确定了特大断面隧道边坡预警值和洞内量测预警值。

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第一章 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3依托工程概况

1.3.1隧址区自然条件

1.3.2隧址区工程地质条件

1.3.3复合式衬砌支护参数设计

1.3.4隧道施工方案

1.4本文研究内容与方法

第二章单洞四车道公路隧道双侧壁导坑法施工过程数值分析

2.1单洞四车道公路隧道合理施工方法研究

2.2单洞四车道公路隧道双侧壁导坑法施工的二维数值模拟计算

2.2.1围岩的力学参数

2.2.2衬砌支护材料参数

2.2.3隧道洞口浅埋段数值模拟分析

2.2.4隧道右线进口浅埋偏压段数值模拟分析

2.3小结

第三章单洞四车道隧道临时支撑作用性状分析

3.1概述

3.2临时支撑作用性状分析

3.2.1动态数值模拟

3.2.2实测数据对比

3.3小结

第四章单洞四车道公路隧道监控量测及反馈分析

4.1监测项目及测点布置

4.2监测仪器

4.3测点埋设及监测方法

4.3.1周边收敛位移

4.3.2拱顶下沉

4.3.3地表下沉

4.4监测频率

4.5监测数据反馈分析

4.5.1周边收敛位移反馈分析

4.5.2拱顶下沉量测规律分析

4.5.3洞口山体边坡稳定性监测规律分析

4.5.4围岩内部位移规律分析

4.5.5接触压力监测规律分析

4.5.6锚杆轴力规律分析

4.6监控量测预警值研究

4.6.1边坡量测预警值研究

4.6.2洞内量测预警值研究

4.6.3龙头山隧道围岩预警值

4.7小结

第五章结论与建议

5.1主要结论

5.2进一步研究建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文和参加科研情况

致谢