大跨径连拱隧道塌方预报及其演化机理研究

论文摘要

随着我国公路事业的蒸蒸日上,高速公路里程不断刷新记录。作为保证快速交通得以实现的穿越层层山岭的隧道,在公路工程中已成为重要的一环。在以往的高速公路修建时,隧道设计方案多采用双洞分离的形式,通过在左右洞之间保持一定的间距保证隧道设计施工的安全。近年来,由于高速公路普遍向双向六车道及其以上趋势发展,连拱隧道方案成为隧道设计与施工较多的采用形式。连拱隧道线形流畅,占地面积少,空间利用率高,避免了洞口路基或大桥分幅,与洞外线路连接方便。然而如何安全地施工大跨径双连拱隧道,保障其安全的,正常的掘进,是近年很多学者和现场工程人员努力探索的一个重要工程问题。如何通过监控以及建模模拟实际结构进行安全性分析即为本文要探索的重要内容。本文通过总结近年来各地的大跨径连拱隧道的施工经验,对大跨径连拱隧道的结构特点,施工工艺,设计经验,围岩破坏类型,病害机理等进行了研究和总结;通过宛坪高速公路内乡至西坪段刘家湾双向六车道大跨径连拱隧道围岩收敛位移的监测数据以及期间曾经的塌方过程的全程监控数据,进行了位移预测灰色系统模型的建立和分析;通过有限元软件建模,模拟现场隧道坍塌情况,结合隧道典型破坏断面底摩擦试验揭示了塌方过程与破坏机理,从而对现场施工方案进行了综合分析比选,得出了该项目工程更为有利的施工方法,对今后类似工程具有指导和借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题提出
• 1.3 研究目的、意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 主要研究内容与技术路线
• 第二章 隧道新奥法施工变形监测理论、方法与量测技术
• 2.1 连拱隧道特点
• 2.2 隧道坍塌典型示例
• 2.3 隧道围岩破坏类型与影响因素
• 2.4 变形监测理论与方法
• 2.5 新奥法施工设计方法
• 2.6 新奥法施工中的量测技术
• 2.7 小结
• 第三章 大跨径连拱公路隧道设计方法及施工工艺
• 3.1 大跨径连拱公路隧道规范规定及指导
• 3.2 一般公路隧道设计方法及标准
• 3.3 大跨径连拱隧道施工方法
• 3.4 大跨径六车道连拱隧道施工方案比选与注意事
• 3.5 大跨径六车道连拱隧道设计与施工工艺
• 3.6 小结
• 第四章 大跨径连拱隧道监测围岩体现场监测与塌方预报
• 4.1 大跨径六车道连拱隧道设计与施工工艺
• 4.2 监测目的意义和施工过程监测方法
• 4.3 数据采集与处理
• 4.4 预报方法与理论
• 4.5 隧道施工过程中围岩结构受力与变形监测成果
• 4.6 隧道塌方预报
• 4.7 小结
• 第五章 大跨径连拱隧道塌方、围岩变形破坏模型试验与数值模拟
• 5.1 模型试验方法
• 5.2 模型试验的意义
• 5.3 底摩擦物理模型试验方法
• 5.4 Plaxis 数值模拟方法
• 5.5 大跨径连拱隧道塌方、围岩变形数值模拟
• 5.6 大跨径连拱隧道塌方、围岩变形失稳底摩擦物理模型试验
• 5.7 小结
• 第六章 主要结论和展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间发表论文情况）