黄土地区高速铁路隧道下穿高速公路施工影响研究

摘要

我国黄土面积高达63.1万平方公里，是世界上黄土分布最广的国家，约占我国国土面积的6.3％。随着我国交通行业的快速发展，越来越多的高速铁路隧道需要穿越黄土地区，甚至要近接既有建（构）物。新建铁路郑州至西安客运专线渑池至灵宝段阌乡隧道下穿连霍高速段最大开挖面积达174.8m2,属黄土地区罕见超大断面隧道。鉴于黄土自身工程特性，如何保障下穿隧道施工过程中连霍高速正常通行是亟待解决的问题。
　　本文以郑（郑州）西（西安）铁路客运专线上的阌乡隧道近距离下穿连（连云港）霍（霍尔果斯）高速公路施工为背景，运用有限差分软件FLAC3D模拟分析不同工况下隧道开挖对地表沉降的影响，同时结合现场试验段监测数据，探讨控制地表沉降的工程措施，进而得到以下主要研究成果:
　　1.在综合分析国内外相关文献及类似工程案例的基础上，结合依托工程试验段现场监控量测数据以及数值模拟结果，给出了黄土地区隧道近距离下穿高速公路施工时地表沉降的控制标准。
　　2.通过对依托工程试验段数模模拟，研究了隧道动态开挖引起的地层沉降与地表沉降规律，得到了黄土地区隧道施工引起的地表沉降大体可分为四个阶段。
　　3.运用有限差分软件FLAC3D重点分析研究了埋深及开挖工法对既有高速公路沉降变形的影响，得到隧道埋深与地表最大沉降量及沉降影响宽度的关系，以及在隧道一定埋深条件下，双侧壁导坑法比CRD法更有利于控制地表沉降。
　　4.根据对试验段围岩压力实测数据的分析，得到隧道围岩稳定后，土压力分布近似呈X型，拱腰与墙脚处土压力较大。
　　5.采用理论分析与现场施工措施相结合的方式，得到了阌乡隧道近距离下穿连霍高速公路施工时地表沉降控制的措施:优化施工工艺、及时封闭、加强超前支护与初期支护等。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 黄土隧道研究现状

1．2．2 地表沉降变形理论及预测方法

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 高铁隧道下穿高速公路施工安全控制标准

2．1 引言

2．2 下穿段地表沉降控制标准

2．2．1 地表最大沉降控制标准

2．2．2 地表不均匀沉降控制标准

2．2．3 地表沉降速率控制标准

2．2．4 下穿段地表沉降管理值

2．3 下穿段隧道结构安全性控制标准

2．3．1 高铁隧道结构变形控制标准

2．3．2 高铁隧道结构强度控制标准

2．3．3 高铁隧道结构安全系数控制标准

2．4 本章小结

第3章 高铁隧道下穿施工数值模拟研究

3．1 引言

3．2 计算模型概述

3．2．1 模型建立

3．2．2 本构关系及计算参数

3．3 地表沉降敏感因素分析

3．3．1 不同埋深对地表沉降的影响分析

3．3．2 不同施工工法对地表沉降的影响分析

3．4 本章小结

第4章 隧道现场监测及分析

4．1 工程概况

4．2 试验内容及测点布置

4．2．1 监测内容

4．2．2 断面选取及测点布置

4．3 试验结果及分析

4．3．1 地表沉降规律研究

4．3．2 土体分层沉降规律

4．3．3 隧道拱顶沉降规律

4．3．4 围岩压力分布规律

4．3．5 钢架内力分布规律

4．4 本章小结

第5章 高铁隧道下穿高速公路地表沉降控制技术

5．1 常用的地表沉降控制措施

5．1．1 地层预加固方法

5．1．2 优化施工方法

5．1．3 改善支护措旋

5．2 依托工程地表沉降控制措施

5．2．1 优化施工工艺

5．2．2 及时封闭断面

5．2．3 加强超前支护

5．2．4 加强初期支护

5．3 本章小结

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科研成果