连拱隧道衬砌结构安全与施工方案合理性研究

摘要

论文以临海市两水山连拱隧道为依托工程，遵循现状调研、工程分析和数值模拟的研究方法，运用隧道设计理论和相关力学理论，结合实际工况，对连拱隧道的施工工法及其施工力学、措施与对策、关键支护设计理论等方面进行了较深入系统地探讨，论文的主要研究成果如下:
　　1、通过对隧道预支护原理及隧道围岩破坏与支护的理论分析，依据充分发挥隧道围岩的自承能力和基本维持围岩的原始状态的基本思想，应用预支护理论和开挖能量最小原理，总结出连拱隧道施工方案合理性原则。
　　2、通过对连拱隧道的中墙问题及偏压问题的研究，提出了连拱隧道的合理施工顺序。
　　3、结合两水山连拱隧道施工工程实际，具体分析了该隧道施工动态以及采取的关键对策，数值模拟了偏压连拱隧道左洞先挖与右洞先挖两种工况下中导洞法施工中中墙的受力和位移规律。
　　3.1中墙随开挖进程中的变形。无论是先挖左洞还是先挖右洞，随着连拱隧道开挖的进行，中墙的竖向位移逐渐增大，而水平位移则是先增大而后又有所减小。在其它同样施工工序下，工况一的水平位移比工况二稍大，而竖向位移则小于或等于工况二下的竖向位移值。
　　3.2中墙随开挖进程中的内力变化。二种工况下，中墙的受力的趋势基本相同，但中墙承受的最大应力值有所差别，工况二施工过程中中墙承受的最大应力值比工况一要大一些;同样，工况二在开挖右洞的上台阶和下台阶时中墙承受的偏压作用较其它施工工序要明显。在两种施工工况条件下，中墙承受的水平应力相近。
　　4、针对两水山连拱隧道施工动态监控工作，探讨了相应的信息化监控设计方法，确定了监控参数及基准，给出了围岩施工量测框图和施工监控管理及施工反馈设计流程。

目录

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致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 隧道设计理论

1．3 连拱隧道研究现状

1．4 依托工程简介

1．4．1 两水山隧道工程概况

1．4．2 隧道技术标准

1．4．3 隧道工程地质概况

1．4．4 隧道净空与横断面

1．4．5 隧道衬砌结构设计

1．5 本文主要研究内容

第2章 隧道围岩稳定地质环境及新奥法支护原理

2．1 隧道围岩稳定的地质环境

2．1．1 内在因素的影响

2．1．2 外部影响因素

2．2 新奥法支护一般原理

2．3 隧道初期支护施工时序问题

2．4 本章小结

第3章 隧道施工方案合理性判别原则及连拱隧道合理施工顺序

3．1 隧道预支护原理

3．2 围岩破坏与支护的理论分析

3．3 判别原则的提出

3．3．1 隧道施工围岩结构的扰动及围岩的原始状态维持

3．3．2 预支护原理

3．3．3 开挖能量最小原理

3．4 判别原则在连拱隧道施工中的综合运用

3．4．1 连拱隧道合理施工顺序

3．4．2 连拱隧道的中墙问题

3．4．3 双连拱隧道的偏压问题

3．4．4 连拱隧道施工工法

3．5 本章小结

第4章 两水山连拱隧道施工动态及关键对策研究

4．1 概述

4．2 施工方案及主要施工方法

4．3 模拟工况

4．4 中墙作用研究

4．4．1 中墙数值模拟

4．4．2 中墙随开挖进程的变形

4．4．3 中墙随开挖进程的内力变化情况

4．5 连拱隧道初支结构与二次衬砌结构安全性计算

4．5．1 结构安全系数

4．5．2 连拱隧道初支结构安全性分析

4．5．3 连拱隧道二次衬砌结构安全性计算

4．6 围岩监控方法设计及控制基准

4．6．1 现场量测项目及测试方法

4．6．2 控制标准及基准值

4．6．3 监控管理与信息反馈

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文主要结论

5．2 进一步研究设想

参考文献

已发表的论文

负责或参与的研究课题