黄土公路隧道设计与施工技术研究

论文摘要

本文针对黄土公路隧道修筑技术中存在的问题，结合已建和在建实体工程，通过系统的现场实测、有限元仿真计算、室内试验及大量现场调查，对黄土公路隧道的围岩压力特性、防排水技术、结构型式、设计参数、施工及病害处治技术等进行了深入研究。 通过现场实测对黄土公路隧道一次衬砌和仰拱围岩压力、格栅拱钢筋轴力、一衬和二衬接触应力以及二衬混凝土应变时间变化规律及其分布特性进行研究。总结了黄土公路隧道设计参数标准：衬砌结构截面设计时，不宜按围岩类别确定隧道围岩压力，一般应根据实测的物理力学指标进行设计；深埋隧道围岩压力可按基于弹塑性理论的卡柯公式计算，浅埋隧道围岩压力属松动压力，分布呈“猫耳朵”形状；黄土隧道侧压力系数为0.6～1.0；黄土公路隧道设计中，二次衬砌荷载分担比例按总荷载的15％计算。 通过模型试验和仿真分析，考虑影响黄土公路隧道衬砌断面型式的因素，对黄土公路隧道不同衬砌断面型式进行比较分析。提出了黄土公路隧道结构型式选择原则：在黄土公路隧道设计中首选单心圆断面型式；在有紧急停车带断面，推荐使用坦三心圆断面型式，但要局部加强。 通过对已建工程的调查及在建实体工程的分析，对黄土公路隧道渗漏水原因及防排水对策、黄土公路隧道防排水构造的基本型式、黄土公路隧道的防排水设计方案和施工工艺等进行研究。将隧道涌水类型划分为：滴渗、淋淌、股水、突水四类；总结出了黄土隧道防排水结构的设计原则，提出了适用于黄土公路隧道的三种防排水结构型式：防渗滴涌水型结构、防淋淌涌水型结构、防股流涌水型结构，并详细分析了三种防排水结构型式的适用条件及防排水结构构成。 通过依托工程，对黄土公路隧道开挖方法、施工过程及工艺、质量评定标准等进行研究。总结出适合黄土公路隧道的开挖方法：对含水量不高的一般黄土宜采用双侧壁导坑先拱后墙正台阶法施工；对于软弱的饱和黄土、风化软弱的泥岩段及浅埋段宜

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 隧道结构计算模型
• 1.2.2 围岩压力理论
• 1.2.3 隧道结构数值仿真
• 1.2.4 模型试验及工程实测
• 1.2.5 施工方法
• 1.2.6 防排水技术
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 黄土公路隧道围岩压力特征与取值
• 2.1 黄土公路隧道地质特点
• 2.2 黄土公路隧道围岩压力实测分析
• 2.2.1 依托工程概况
• 2.2.2 测试目的与实施技术
• 2.3 黄土公路隧道围岩压力特征
• 2.4 设计参数标准
• 第三章 黄土公路隧道结构型式选择
• 3.1 引言
• 3.2 模型试验分析
• 3.2.1 试验方案设计
• 3.2.2 试验模型设计
• 3.2.3 试验装置及量测系统
• 3.2.4 模型试验结果及分析
• 3.3 数值仿真分析
• 3.3.1 计算软件简介
• 3.3.2 计算模型及参数
• 3.3.3 有限元计算结果分析
• 3.4 黄土公路隧道结构型式选择原则
• 第四章 黄土公路隧道防排水技术与应用
• 4.1 黄土公路隧道地下水特性
• 4.1.1 黄土地层隧道渗透性及地下水迁移状况
• 4.1.2 黄土地层地下水迁移特性
• 4.1.3 黄土地层中地下水对结构稳定的危害
• 4.2 黄土公路隧道渗涌水调查及渗涌水类型划分
• 4.2.1 调查概述
• 4.2.2 调查结果概述
• 4.2.3 渗涌水类型划分
• 4.3 黄土公路隧道防排水技术
• 4.3.1 黄土隧道防排水构造适用性调查
• 4.3.2 非饱和黄土隧道力学特性研究
• 4.3.3 黄土软岩隧道防排水构造适应性试验
• 4.3.4 黄土隧道防排水技术
• 4.4 工程实例分析
• 4.4.1 巉柳高速公路隧道防排水设计与施工研究
• 4.4.2 巉柳高速公路隧道防排水设计方案研究
• 4.4.3 土家湾隧道防排水施工工艺及质量控制研究
• 4.5 小结
• 第五章 黄土公路隧道施工工法
• 5.1 概述
• 5.1.1 黄土地层对隧道施工的影响
• 5.1.2 黄土公路隧道施工注意事项
• 5.2 黄土公路隧道施工工法
• 5.2.1 黄土公路隧道开挖方法
• 5.2.2 不同开挖方法施工过程数值模拟
• 5.2.3 开挖方法优缺点比较
• 5.2.4 开挖方法改进
• 5.2.5 黄土公路隧道支护方法的现状与改进
• 5.2.6 黄土公路隧道施工组织设计
• 5.3 黄土公路隧道施工质量控制
• 5.4 工程实例分析
• 5.4.1 各依托工程采用的施工方法
• 5.4.2 新庄岭隧道施工组织
• 5.5 小结
• 第六章 黄土公路隧道病害处治方法
• 6.1 黄土公路隧道病害类型
• 6.1.1 黄土公路隧道病害调查概述
• 6.1.2 黄土公路隧道病害类型
• 6.2 黄土公路隧道病害成因分析
• 6.2.1 黄土土质及基本特征
• 6.2.2 地形地貌
• 6.2.3 水文地质条件与含水状态
• 6.2.4 坡体地层结构特性
• 6.2.5 工程勘察与设计
• 6.2.6 工程施工
• 6.2.7 农业灌溉
• 6.3 黄土公路隧道病害机制探讨
• 6.3.1 渗漏水
• 6.3.2 隧道塌方
• 6.3.3 支护体衬砌变形破坏
• 6.3.4 地表变形破坏
• 6.4 黄土公路隧道病害处治
• 6.4.1 洞身渗水、漏水病害处治
• 6.4.2 洞项掉块、坍塌的处治
• 6.4.3 衬砌开裂
• 6.4.4 地表变形（裂缝、陷穴、溶洞）的处治
• 6.5 小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 进一步工作建议
• 参考文献
• 博士期间发表的相关论文
• 致谢