隧道跨度对围岩支护需求的影响分析

论文摘要

随着我国高等级多车道公路建设的发展,特大断面大跨度隧道越来越多。但是,我国现行的公路隧道规范只提供了三车道和两车道隧道复合式衬砌的设计参数,目前,四车道公路隧道在设计和施工时一般是借鉴三车道公路隧道的设计理论和施工方法,以及已建相似工程的资料,由此可能造成支护不力等严重问题。本文通过理论研究、经验方法和数值分析等手段研究了隧道跨度对围岩支护需求的影响,主要工作包括以下几个方面的内容:①分析了隧道围岩受力特征受跨度的影响,通过理论分析及数值模拟重点研究了应力重分布情况随跨度的变化规律。并对支护压力随跨度的变化考虑深埋隧道和浅埋隧道两种情况分别进行了分析。②在综述国内外锚喷支护参数经验方法的基础上,总结了锚喷支护参数取值与跨度之间的关系,并提出了对现行技术规范的修正意见;在围岩分级的基础上,利用弹塑性有限元法研究了三种级别围岩中不同跨度隧道的锚喷支护效果。③以白鹤咀城市公路隧道为工程实例,通过监控量测和施工过程的数值模拟分析了隧道支护方案的合理性。验证了本文研究成果在实际工程中的可行性。④研究了同级围岩不同跨度隧道开挖方法的选择与跨度之间的关系,总结了适合四车道公路隧道的开挖方法。对大跨度隧道的设计与施工提出了合理的建议。本论文的研究成果对大跨度隧道的优化设计和安全施工提供了理论指导,对保证施工安全以及提高设计针对性方面具有重要的工程实践意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状及存在的主要问题
• 1.3 本论文的主要研究内容与思路
• 1.3.1 本文的主要研究内容
• 1.3.2 研究思路
• 2 隧道跨度对围岩受力特征和支护压力的影响分析
• 2.1 隧道跨度对围岩应力重分布的影响分析
• 2.1.1 跨度对围岩弹性二次应力场的影响分析
• 2.1.2 跨度对围岩塑性二次应力场的影响分析
• 2.1.3 跨度对水平层状围岩的拉应力的影响分析
• 2.1.4 高度节理化岩体的稳定性与洞室尺寸的关系
• 2.2 隧道跨度对支护压力大小的影响分析
• 2.2.1 跨度对浅埋隧道的支护压力大小的影响分析
• 2.2.2 跨度对深埋隧道的支护压力大小的影响分析
• 2.3 跨度对浅埋隧道衬砌结构内力的影响分析
• 2.4 本章小结
• 3 隧道跨度对锚喷支护参数影响分析
• 3.1 跨度对锚喷支护参数确定的影响分析
• 3.1.1 国内外锚喷支护参数确定的经验公式
• 3.1.2 Q 系统围岩分级基础上的锚喷支护参数确定
• 3.1.3 对我国锚喷支护技术规范的修正意见
• 3.2 不同跨度同级围岩锚喷支护效果分析
• 3.2.1 Ⅲ级围岩中不同跨度隧道的锚喷支护效果分析
• 3.2.2 Ⅳ级围岩中不同跨度隧道的锚喷支护效果分析
• 3.2.3 Ⅴ级围岩中不同跨度隧道的锚喷支护效果分析(考虑了喷层和钢拱架支护作用
• 3.3 本章小结
• 4 工程实例分析
• 4.1 工程概况
• 4.1.1 工程地质概况
• 4.1.2 支护和开挖设计方案
• 4.2 白鹤咀隧道新奥法施工监控量测分析
• 4.2.1 新奥法简介
• 4.2.2 白鹤咀隧道监控量测项目布置
• 4.2.3 两断面周边水平收敛和拱顶下沉监测成果分析
• 4.3 白鹤咀隧道施工过程数值模拟分析
• 4.3.1 隧道开挖基本模拟方法
• 4.3.2 断面1 动态施工中围岩支护效果分析
• 4.3.3 断面2 动态施工中围岩支护效果分析
• 4.3.4 不同跨度隧道开挖方法的选择
• 4.4 本章小结
• 5 主要结论和建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录