公路隧道坍方机理分析及综合处治方法研究

摘要

随着我国交通建设的快速发展，公路隧道数量不断增加，隧道施工遇到的不良地质问题越来越多。如何避免或减少隧道坍方的发生，以及在坍方发生后如何迅速有效地进行处理也越发引起关注。本文在结合某高速公路隧道工程实践的基础上，综合分析研究了该隧道塌方产生原因、机理。通过应用有限元计算软件进行数值模拟分析，研究隧道在坍方地段的施工力学特性，揭示坍方形成的条件、过程，分析坍方形成过程中围岩应力、应变、位移的变化规律。并且与监控量测数据包括围岩与初期支护接触应力、围岩内部位移、钢支撑应力进行对比分析，尤其对塌方断面附近的监控点数据加以深入研究，分析坍方形成过程中初期支护的内力变化规律、洞周位移变化规律及围岩内的位移场变化规律等，总结出隧道坍方形成过程中各个参数的变化规律以及相互关系。 对于大规模隧道塌方的处治，本文结合湖北省沪蓉西高速公路父子关隧道施工过程中右幅YK35+445塌方处治施工实践，分析研究了其塌方产生原因，给出实践中的综合处治方案并分析其适用性，并对长管棚处治塌方技术方案进行了论述与分析。最后，通过监控量测对处治效果进行了分析和评判，力求对未来公路隧道施工塌方预防和处治工作有所指导和借鉴作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1.选题依据及意义

1.2.国内外研究现状

1.2.1.围岩稳定性的分析方法

1.2.2.隧道结构失稳及其判据的研究

1.2.3.坍方处治方法研究

1.3.本文的研究内容

第2章公路隧道坍方机理理论分析

2.1.公路隧道坍方的种类和原因分析

2.1.1.公路隧道坍方的种类

2.1.2.公路隧道坍方的原因分析

2.2.公路隧道围岩变形破坏机理

2.3.围岩与支护结构失稳判别

2.3.1.隧道失稳和隧道围岩位移之间的关系

2.3.2.隧道失稳位移判据

2.3.3.隧道坍方经验性前兆

2.4.本章小结

第3章隧道坍方计算与分析

3.1.隧道工程概况

3.2.有限元数值模拟

3.2.1.计算模型与参数选取

3.2.2.塌方段地层隧道稳定性有限元分析

3.3.隧道监控量测结果与分析

3.3.1.量测方案设计

3.3.2.围岩与初期支护间的接触压力分析

3.3.3.钢支撑内力分析

3.3.4.围岩内部位移分析

3.3.5.量测数据综合分析

3.4.本章小结

第4章公路隧道坍方综合处治方法

4.1父子关隧道塌方处理方案设计

4.1.1.塌方情况

4.1.2.塌方处治方案设计

4.2坍方地段管棚施工方案

4.2.1.长管棚作用原理

4.2.2.管棚法处理塌方技术

4.3.塌方事故处治效果评价

4.3.1.拱顶下沉及周边位移量测布设

4.3.2.监控量测结果分析

4.4.本章小结

第5章结论与建议

5.1.结论

5.2.建议

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢