论文部分内容阅读
随着国家加快对中西部交通设施的建设,西南地区的路网规模不断扩大,由于其复杂的地质地形条件,偏压隧道是一个常见的典型问题,偏压效应给隧道工程建设与运营安全带来较大的难度,如何通过设计计算减弱偏压效应是关键,但由于隧道设计计算涉及的因素众多且易变,现有规范准则不可能涵盖所有种类的隧道,对于没有明确规定的隧道,工程设计人员往往通过个人主观性来确定计算方法,不免会出现较大偏差。本文依托已有某高速公路隧道的研究成果,通过对围岩与隧道支护关系与破坏机理的研究确定影响隧道计算方法的指标,以ANP法和熵权法对指标组合赋权,引入未确知测度理论建立隧道设计计算方法评价模型,将评价模型与已有成果对比验证并应用到蒲草沟隧道。结合蒲草沟隧道现场的地质勘察与监控量测,借助Midas/GTS建立数值模型,对适合该隧道的工法进行比选,对地层倾角、隧道中、下台阶左右开挖面、锚杆的长度及间距等参数的影响进行研究。(1)根据隧道与围岩的关系与变形破坏机理,确定6个定性指标10个定量指标并通过借鉴和参考国家标准和研究资料按照支护与围岩的质量与作用效果两方面对各指标进行Ⅰ~Ⅴ的等级划分;针对所选的某高速公路隧道群为研究对象,以ANP法和熵权法组合赋权对指标权重进行分析计算,采用未确知测度理论方法构建隧道设计计算方法评价模型,以D1段隧道为例展开验证,并与已有研究成果比较,显示模型评价结果与实际情况基本符合,具有参考实用价值。(2)以重庆市黔江区蒲草沟Ⅴ级浅埋偏压隧道为工程依托,通过第二章建立的设计计算方法评价体系,确定采用地层结构法通过Midas/GTS有限元软件对隧道建模分析,针对Ⅴ级偏压隧道常用的三台阶临时仰拱法、CRD法和双侧壁导坑法进行工序介绍,对围岩竖向变形、横向变形、围岩应力、施工对围岩的扰动与经济工期等指标综合分析,选取适合的隧道施工方法。(3)结合地质构造情况和施工操作水平,与现场监控量测数据比较,建立符合实际的三维浅埋偏压隧道数值模型进行施工模拟,通过对初期支护变形分析,为之后的施工提供预测指导,也为后续的研究提供模型基础。(4)针对偏压隧道过度强调地面坡角作用而忽略地层倾角的现象,为了探究地层倾角对隧道结构的影响力,对砾岩夹砂岩层倾角进行研究,设定砾岩夹砂岩层倾角为0°,8°,16°,25°四种工况进行模拟计算,分析隧道随砾岩夹砂岩层倾角的变化规律。(5)对于偏压隧道,非对称的开挖与支护是适合与经济的。运用数值模拟方法将隧道中、下台阶左右侧开挖面的大小与锚杆长度、间距3个参数进行优化调整,共计13种工况,研究最适合减弱偏压效应的参数配置。