超大断面公路隧道穿越浅埋层施工技术

摘要

近年来，随着我国公路，特别是高速公路的迅速发展，公路隧道建设已进入大发展的新时期。公路隧道一般具有跨度大、开挖断面大的特点，施工难度大，容易出现冒顶，侧壁坍塌、失稳等问题，尤其隧道穿越浅埋地段时。施工方法不当可能导致隧道出现滑坡、坍塌、衬砌开裂变形等病害，影响隧道结构的完整性、耐久性及使用性。因此，开展超大断面隧道穿越浅埋层的施工技术研究，对促进我国隧道技术进步具有十分重要的意义。 论文结合黄家峪隧道工程实际，通过已有工程资料的积累和分析，采用现场监控量测和数值模拟等手段，对超大断面隧道穿越浅埋层的施工技术进行了综合研究。 （1）结合隧址区的地形地貌特征、地层岩性、地质构造和水文地质等工程地质条件，对黄家峪隧道右线进口浅埋段施工工法进行分析和探讨，提出经济合理的施工方法。 （2）对黄家峪隧道进行监控量测设计，及时反馈监测获得的施工信息，为隧道安全施工提供理论依据和技术措施，主要对隧道右线进口段施工过程中系统锚杆、喷射混凝土和二次衬砌的受力状况进行量测与分析。 （3）采用弹塑性有限元法，对隧道的施工过程进行数值模拟，探明施工过程中围岩应力场、位移场和塑性区分布规律，以及支护结构的内力变化特点，得出施工各阶段的力学状态，用以判断支护措施等是否满足需要，为更好、更合理的施工提供参考依据。 （4）对比数值模拟分析与监控量测成果，对隧道在施工过程中的围岩稳定性及支护系统安全性进行综合评价，为隧道设计参数的优化及设计变更提供了可靠的技术依据，并可为类似的隧道工程施工提供参考和借鉴。

目录

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1超大断面浅埋隧道的定义

1.1.2超大断面浅埋隧道的施工难点

1.1.3依托工程-黄家峪隧道工程

1.2国内外研究现状

1.2.1公路隧道施工研究现状

1.2.2大断面隧道的施工研究现状

1.2.3浅埋段隧道的施工研究现状

1.3技术路线及研究内容

第2章 隧道监控量测和有限元分析的理论基础

2.1引言

2.2隧道施工监控量测的理论基础

2.2.1收敛-约束

2.2.2收敛～约束原理的实现

2.3隧道施工的有限元分析理论

2.3.1岩体本构与强度模型

2.3.2有限元分析的基本原理

2.3.3基于ANSYS的隧道施工过程模拟

2.4小结

第3章 黄家峪隧道工程施工技术

3.1引言

3.2工程概况

3.3工程地质与水文地质

3.3.1地形地貌

3.3.2地层岩性

3.3.3地质构造

3.3.4地震

3.3.5水文地质条件

3.3.6岩土物理力学性质

3.3.7地下气体

3.4隧道工程设计

3.4.1隧道建筑限界及内轮廓设计

3.4.2隧道洞门设计

3.4.3隧道结构设计

3.4.4防排水设计

3.4.5隧道的附属工程

3.5隧道工程施工技术

3.5.1洞门及明洞施工

3.5.2洞身施工

3.5.3其它问题

3.6隧道穿越浅埋层的施工方法

3.6.1隧道施工方法的选择

3.6.2新奥法隧道施工的常用方法

3.6.2黄家峪隧道穿越浅埋段施工方法

3.7小结

第4章 黄家峪隧道浅埋段施工中的监控量测

4.1引言

4.2隧道工程中的监控量测技术

4.2.1监控量测的必要性

4.2.2监控量测的作用

4.2.3监控量测的基本原则

4.2.4监控量测的操作流程

4.2.5监控量测的数据处理

4.3黄家峪隧道的监控量测设计

4.3.1监控量测的断面

4.3.2监控量测的内容

4.3.3监控量测项目及频率

4.3.4监控量测标准及应用

4.4黄家峪隧道的监控量测成果分析

4.4.1周边位移与拱顶下沉规律

4.4.2钢支撑内力分布规律

4.4.3锚杆内力分布规律

4.4.4围岩压力分布规律

4.4.5二衬内力分布规律

4.5小结

第5章 黄家峪隧道穿越浅埋层施工的数值模拟分析

5.1引言

5.2黄家峪隧道穿越浅埋层的有限元模型

5.2.1基本假定

5.2.2计算模型

5.2.3材料物理力学参数

5.2.4初始应力场模拟

5.2.5施工过程模拟

5.3有限元数值模拟成果分析

5.3.1围岩应力及塑性区

5.3.2洞周变形及拱顶下沉

5.2.3锚杆内力

5.2.4初期支护内力

5.2.3二衬应力

5.4隧道浅埋层数值解与监控数据对比分析

5.4.1拱项下沉及洞周变形比较

5.4.2系统锚杆轴力比较

5.4.3二次衬砌应力比较

5.5施工期围岩及结构稳定性综合评价

5.6小结

第6章 结论与展望

6.1主要结论及建议

6.2存在的问题和进一步努力的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果