淺埋洞室圍巖壓力若干問題研究.pdf

1、隨著能源、交通、國防、市政，采礦業(yè)等國民經濟建設的迅速發(fā)展和全球性環(huán)境保護及人類生存可持續(xù)發(fā)展的需求，地下工程的建設越來越多。近年來，我國交通基礎設施建設規(guī)模逐步擴大，在西部山區(qū)修建大量的高速公路，不可避免地帶來公路隧道的快速發(fā)展。但是在設計與施工中存在一些問題，一方面造成洞室塌方、襯砌開裂等事故，一方面過于保守，導致人力、物力、財力的巨大浪費與損失。這些存在的問題需要進一步研究： (1)連拱隧道作為一種新型的結構，在中短隧道設

2、計中有較為明顯的優(yōu)勢，其荷載模型一直是設計人員關心的問題； (2)公路隧道設計規(guī)范(JTGD70-2004)將地層結構法引入到Ⅰ～Ⅳ級深埋隧道的圍巖壓力計算中，但是淺埋隧道圍巖壓力仍以松散荷載進行確定，事實上，即使是淺埋洞室，仍有很大部分的洞室圍巖發(fā)揮了一定的自承載能力；如何對這部分圍巖承擔的荷載進行確定是目前設計中面臨的一大難題，也是優(yōu)化設計的關鍵； (3)有限元法在地下工程設計中研究存在主觀和客觀上的不確定性，如計算

3、模型、計算參數的選取、計算的假定以及設計施工數據與信息不足等，目前在地下工程設計中一般只能作定性分析，無法給出定量的設計值。 其他諸如在淺埋地下洞室開挖過程中，存在地表植被、保護性建筑等得不到保護；支護參數設計過大或發(fā)生整體塌陷；隧道運營之后出現仰拱鼓起、路面開裂等一系列問題。 本文結合西部交通建設科技項目《連拱隧道建設關鍵技術的研究》，通過廣泛的設計與施工調查、數值方法以及對監(jiān)測數據的詳細分析，取得了一些成果。本文完成

4、的研究工作和取得的創(chuàng)新成果主要包括： (1)提出了小隧道棚支護的淺埋洞室開挖方法，小隧道棚支護的淺埋洞室開挖方法為保護地表植被、建筑，避免大開挖提供了一種新穎且有效的途徑，并比較了暗挖條件下各種施工方法對圍巖壓力的影響。 (2)考慮連拱隧道中墻支護的作用，提出雙塌落拱假定，確定了連拱隧道的圍巖壓力模式及其大小，雙塌落拱假定為多拱結構施工期圍巖壓力的研究奠定了基礎； (3)在廣泛現場調查的基礎上，通過監(jiān)測數據的詳細

5、分析以及數值模擬，提出了各級圍巖條件下淺埋洞室圍巖壓力的分配比例。Ⅰ～Ⅱ級圍巖，壓力完全由圍巖與初襯承擔；Ⅲ級圍巖，壓力由圍巖與初襯承擔50～60％；Ⅳ級圍巖，-Ⅰ-壓力由圍巖與初襯承擔30～40％；Ⅴ級圍巖，壓力由圍巖與初襯承擔10～30％；Ⅵ圍巖，則由二襯承擔全部壓力； (4)基于地層結構法分析，從施工方案(工序)角度研究了洞室開挖過程中的支護結構對圍巖壓力的響應，并對幾種典型工況進行了比較分析；從長期監(jiān)測數據著手，初步研究