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隧道建设是高风险的生产作业活动,特别是复杂地质条件下的隧道施工,由于工程地质的复杂性以及施工不确定性的特点,隧道建设中经常发生大变形、塌方、涌水的工程灾害,影响施工工期,造成了重大的经济损失,严重威胁施工人员的安全。因此,对隧道施工过程中围岩稳定性的研究和施工中风险的管理至关重要。 黄韩侯如意隧道长期穿越土石复合地层,本文以如意隧道工程为依托,根据收集的设计图纸、地质勘察报告,结合施工中的超前地质预报以及隧道现场的调研、支护结构位移和压力的监测,同时利用数值模拟的计算方法,针对处在土石复合地层隧道施工中围岩和支护系统的稳定性进行研究,同时建立风险评估体系对隧道施工过程进行风险管理。主要研究内容和研究成果如下: (1)通过大量的阅读文献,总结国内外隧道工程围岩稳定性及风险管理的研究现状和研究方法,收集研究隧道工程的图纸、地质勘察报告等资料,深入调研和分析工程条件和设计施工方案,确立研究的目标、研究思路及研究内容; (2)总结隧道塌方演化的过程,结合地质勘察资料、超前地质预报、现场监测调研,分析影响隧道塌方的因素和塌方的成因机制,采取相应的处置对策通过塌方段,并使用现场监测和数值模拟的方法对处置对策的效果进行评价,验证处置对策的有效性。 (3)选取典型的土石复合地层断面,监测隧道的拱顶沉降、水平收敛,分析隧道围岩的变形规律;同时监测隧道复合衬砌结构的受力(初支围岩压力和二衬接触压力),研究该地层中支护结构的力学特性,并基于现场监控数据和理论解析数据,采用数值计算的方法,使用荷载-结构模型对复合衬砌的受力特性进行研究。 (4)在前人对风险研究的基础上,结合如意隧道工程案例的深入分析研究,充分合理的辨析隧道施工风险源,建立基于隧道施工的风险管理模型,实现对隧道施工风险管理的量化,以达到控制施工风险的目标,为隧道后续安全施工提供合理的预测,进一步探索了安全风险管理方法在实际工程的应用和发展,丰富工程风险管理方法。