淺埋偏壓黃土連拱隧道施工力學(xué)效應(yīng)研究.pdf

1、連拱隧道是一種較為新穎而結(jié)構(gòu)特殊的隧道形式，由于具有地形條件限制小、線形順暢、引線占地少、跨度大、空間利用率高、結(jié)構(gòu)整體性好以及綜合造價低等特點(diǎn)，和小凈距隧道一樣，是目前國內(nèi)在特定條件下修建隧道的理想選擇之一。但也存在淺埋、偏壓、高跨比小、地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、施工工序偏多等問題，由于我國在淺埋偏壓黃土連拱隧道方面的工程經(jīng)驗(yàn)較少，加之黃土的特殊工程性質(zhì)，對淺埋偏壓黃土連拱隧道的研究還處在初級階段，尤其對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程中的力學(xué)行為和

2、規(guī)律尚缺乏系統(tǒng)和全面的認(rèn)識，客觀上造成了淺埋偏壓黃土連拱隧道設(shè)計(jì)計(jì)算理論和施工方法的不成熟。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施以及未來10年內(nèi)國家“五縱七橫”國道主干線的貫通，越來越多的公路和鐵路隧道將穿越黃土地段，所以針對黃土的物理力學(xué)性質(zhì)，聯(lián)系工程實(shí)際情況，進(jìn)一步完善淺埋偏壓黃土連拱隧道的設(shè)計(jì)與施工將顯得十分重要。
　　 本文以國內(nèi)首條黃土連拱隧道山西離石連拱隧道為研究對象，在對離石隧道Q2原狀黃土物理力學(xué)性質(zhì)室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)

3、值方法對淺埋偏壓黃土連拱隧道不同施工方法、施工中掌子面合理間距等問題進(jìn)行了研究，得到以下主要結(jié)論：
　　 ①在對國內(nèi)外連拱隧道設(shè)計(jì)和施工的研究資料進(jìn)行收集整理的基礎(chǔ)上，對淺埋偏壓黃土連拱隧道設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并對各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。
　　 ②從山西離石連拱隧道隧址處取得Q2原狀黃土土樣，通過試驗(yàn)測試獲得Q2原狀黃土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)，主要包括非飽和Q2原狀黃土物理性質(zhì)試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)和等壓試驗(yàn)。獲得了

4、Q2原狀黃土的剪應(yīng)力q與剪應(yīng)變εs的關(guān)系、體應(yīng)變εv與剪應(yīng)變εs的關(guān)系，進(jìn)而擬合得到彈性常數(shù)、強(qiáng)度參數(shù)及峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度隨圍壓的變化規(guī)律等。從而為數(shù)值分析中圍巖本構(gòu)模型及計(jì)算參數(shù)的選取提供了依據(jù)。
　　 ③采用數(shù)值分析軟件FLAC3D對離石黃土連拱隧道三導(dǎo)洞法及中導(dǎo)洞臺階法兩種施工方法進(jìn)行數(shù)值模擬，并對比分析了不同施工方法對黃土連拱隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。從而得出對于離石淺埋偏壓黃土連拱隧道施工方法三導(dǎo)洞法要優(yōu)于中導(dǎo)洞