超大斷面黃土公路隧道襯砌受力變形特性研究.pdf

1、目前，已建或在建的黃土單洞三、四車道公路隧道基本上都屬于超大斷面黃土公路隧道，能有效的緩解高密度的交通流量，勢必將成為未來隧道結構形式的主流，從隧道的地質狀況、地形條件結合設計資料可得出，超大斷面黃土公路隧道施工中將會面臨不少難點：開挖面積大、隧道埋深淺、圍巖強度低、隧道受力及施工工序復雜，在本質上講它已不同于普通的單洞雙車道黃土隧道，且超大斷面淺埋黃土隧道的數量又較少，國內外研究的不多，所以至今為止仍然存在問題。本文以我國西寶改擴建中

2、的唐家塬隧道為工程背景，綜合運用現場實測、理論分析和數值模擬等多種技術手段，從超大斷面黃土公路隧道初期支護力學特性、初期支護變形特性和二次襯砌力學特性三個方面進行了系統(tǒng)全面的研究。主要工作及研究成果如下：
　?。?）超大斷面黃土公路隧道圍巖變形到穩(wěn)定，大致經歷了三個階段：急劇變形階段—持續(xù)增長階段—緩慢增長階段。超大斷面黃土隧道拱頂下沉量要遠遠大于圍巖水平收斂量，圍巖變形主要表現為整體下沉，所以在超大斷面黃土隧道施工過程中關鍵應該

3、是如何控制隧道整體下沉，通過監(jiān)測數據對比分析，建議施工單位采用雙側壁導坑預留核心土方法來控制隧道整體下沉。
　?。?）采用《公路隧道設計規(guī)范》、謝家烋公式、太沙基理論、普氏理論、比爾鮑曼公式五種理論計算方法分別計算隧道圍巖壓力，并與現場實測進行對比分析，得出現場實測垂直壓力與太沙基理論計算結果基本吻合，在此基礎上提出了對太沙基理論的側壓力系數修正方法，現場實測進一步驗證了其可行性，推薦采用修正后的太沙基理論作為唐家塬隧道的圍巖壓力

4、計算方法，為今后同類隧道襯砌設計提供參考和依據。
　　（3）根據唐家塬隧道現場調研及圍巖壓力計算分析，指出現有隧道深淺埋界定標準并不適用于超大斷面黃土公路隧道，提出了以拱頂中心線土體側壓力系數變化規(guī)律為依據的深、淺埋數值模擬方法，推斷出唐家塬隧道的深淺埋界定范圍為90m，現場調研情況進一步驗證了其合理性與準確性。
　?。?）通過現場圍巖壓力監(jiān)測，并對圍巖壓力進行統(tǒng)計分析，得出唐家塬隧道圍巖壓力的分布形式：隧道的垂直方向圍巖壓

5、力的最大值并不是出現在拱頂部位，而是出現在中軸線側面40°左右，而其余的比拱頂小，圍巖的水平壓力分布形式拱部線性增長，直墻部分均勻分布的特點。
　?。?）通過對國、內外黃土隧道的安全閥值研究，提出了在現場量測位移基礎上，用計算機數值模擬綜合確定超大斷面黃土公路隧道安全閥值的方法，并給出了唐家塬隧道的安全閥值。運用灰色預測模型中的GM(1,1)、殘差模型和新陳代謝模型與現有的實測數據進行對比分析，選取新陳代謝模型作為唐家塬隧道的預測