城市特大断面隧道围岩稳定性与断面优化设计研究

摘要

随着城市交通量压力不断上升,大量高等级公路开始修建,传统的两车道断面隧道已不能满足需求,特大断面隧道越来越多。因此,开展城市复杂环境下特大断面隧道施工工法及优化设计研究具有积极意义。本文以结合单洞四车道特大断面隧道——广东龙头山隧道工程背景,采用理论分析、数值计算、层次分析等方法对城市复杂环境下特大断面隧道围岩稳定性及影响因素、施工工法和隧道断面优化进行了较深入的研究分析,主要内容及结论如下:
　　(1)分析、探讨了现阶段特大断面隧道工程实践、结构设计计算、施工及围岩稳定性和优化设计等方面的研究进展情况及存在的问题。
　　(2)详细探讨了隧道施工的基本力学机理,获得不同断面形式隧道开挖后的应力状态及分布情况,从理论分析角度掌握隧道断面形式对围岩应力的影响。
　　(3)分析了隧道围岩稳定性的主要影响因素,包括工程地质因素、工程技术因素及其它因素三类,探讨了各个因素对围岩稳定性的影响,为后续计算分析奠定基础。
　　(4)详细探讨了大断面隧道施工方法及施工工序,并采用FLAC数值计算软件,对双侧壁导坑法、CRD法及三台阶法进行施工过程模拟,详细分析了施工过程中的围岩位移、围岩应力及隧道支护结构内力变化,掌握了各施工方法的影响规律。
　　(5)在隧道跨度不变的条件下,基于层次分析法相关原理,对6种不同扁平率的隧道断面形式进行优化分析,从经济、技术、安全等方面综合考虑,结果表明,扁平率0.59为最优的断面形式,为确定城市特大断面隧道合理的断面形式提供了科学依据。

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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 本文主要研究内容及方法

第二章 隧道施工计算分析原理及方法

2.1 数值计算方法简介

2.2 数值分析相关基本原理

2.3 FLAC有限差分软件简介

2.4 本章小结

第三章 隧道施工力学机理及围岩稳定性研究

3.1 隧道施工基本力学机理

3.2 断面型式对隧道力学特性的影响

3.3 隧道围岩稳定性的主要影响因素

3.4 本章小结

第四章 特大断面隧道施工数值模拟分析

4.1 特大断面隧道施工方法简介

4.2 数值模型建立

4.3 特大断面隧道不同施工方法影响分析

4.4 本章小结

第五章 基于层次分析法的特大断面隧道扁平率优化研究

5.1 层次分析法

5.2 特大断面隧道扁平率优化研究

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文主要结论

6.2 存在的问题及展望

参考文献