大断面市政公路隧道扁平率与支护参数适宜性研究

摘要

近年来，随着我国经济不断高速发展，城市化进程中带来的“城市病”现象不断困扰着市民的日常生活。为解决拥堵问题，新建市政公路车道数不断增加，扁平率更低、跨度更大的单洞三车道及以上的大断面公路隧道便应运而生，并呈现出快速增多的趋势。鉴于现阶段大断面市政公路隧道扁平率与支护参数的选择更多的是借鉴国内外类似工程经验，并无一套成熟的技术可供参考。其扁平率与支护体系利用率与合理性、可靠度，是否适用于该工程等情况，有一定的研究空间。因此，开展大断面市政公路隧道扁平率与支护参数的适宜性研究十分必要。
　　本文以马峦山隧道工程为依托，以统计分析，数值模拟，室内试验为主要研究手段，系统研究了大断面市政公路隧道扁平率与支护体系的适宜性，主要成果如下:
　　(1)充分调研国内外扁平大断面隧道扁平率与支护参数现状，依据调研数据对大断面扁平隧道设计特征进行分析研究总结规律，结合依托工程的设计资料，对依托工程隧道扁平率与支护参数的合理性进行了初步评估。
　　(2)在综合调研国内外大断面隧道扁平率与支护参数的基础上，以具体工程为依托，采用数值模拟、室内试验等研究手段，对不同扁平率与支护参数下大断面公路隧道的围岩-支护体系稳定性开展研究，重点对围岩-支护体系的应力、位移场演变特征、支护体系的受力特征等开展深入分析，揭示了大断面公路隧道不同扁平率与支护参数下围岩-结构的力学行为特征，并探讨了大断面市政隧道扁平率与支护参数的适宜性。
　　(3)以数值模拟及室内试验研究为基础，结合当前大断面市政隧道扁平率与支护参数特点，提出不同围岩级别条件下大断面市政隧道合理扁平率与支护参数范围，对依托工程原设计进行了优化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及思路

第2章 基于国内外扁平大断面隧道资料调研对马峦山隧道设计合理性的初步评估

2．1 依托工程概况与拟定设计参数统计

2．1．1 依托工程概况

2．1．1 马峦山隧道设计断面型式统计

2．1．2 马峦山隧道设计支护参数统计

2．2 国内外扁平大断面隧道调研

2．2．1 扁平率调研

2．2．2 支护参数调研

2．3 国内外扁平大断面隧道调研成果分析

2．3．1 扁平率资料成果分析

2．3．2 支护参数调研成果分析

2．4 小结

第3章 数值仿真及室内模型试验的方案设计

3．1 数值计算方案设计

3．1．1 计算方案的拟定

3．1．2 数值分析中关键问题的处理

3．1．3 物理力学参数的选取

3．2 模型试验方案设计

3．2．1 相似关系的确定

3．2．2 模型试验目的

3．2．3 模型试验物理力学参数

3．2．4 模型试验装置及量测系统

3．2．5 模型试验步骤

3．2．6 室内试验工况设计说明

3．2．7 监测点布置及结构安全性评价准则说明

第4章 大断面市政公路隧道合理扁平率研究

4．1 扁平隧道围岩与支护体系特征分析

4．1．1 扁平隧道围岩应力特征分析

4．1．2 支护体系力学特性分析

4．2 基于数值仿真的大断面隧道合理扁平率研究

4．3 基于室内试验的大断面隧道合理扁平率研究

4．3．1 各模型监测点特征分析

4．3．2 破坏机理分析

4．4 数值仿真与室内试验结果的对比分析

4．5 本章小结

第5章 大断面市政公路隧道支护参数优化研究

5．1 锚杆间距优化

5．1．1 锚杆间距数值计算结果分析

5．1．2 锚杆间距试验结果分析

5．2 喷层厚度优化

5．2．1 喷层厚度数值计算结果分析

5．2．2 喷层厚度试验结果分析

5．3 钢拱架间距优化

5．3．1 钢拱架间距数值计算结果分析

5．3．2 钢拱架间距试验结果分析

5．4 数值仿真与室内试验结果的对比分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与科研项目