大跨度小凈距公路隧道施工監(jiān)測及圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著我國高等級公路的飛速發(fā)展,公路隧道的數(shù)量日益增多。由于特殊地質(zhì)及地形條件的限制,隧道凈距一般都難以滿足普通技術(shù)規(guī)范的要求,在分離式隧道難以解決上述問題時,出現(xiàn)了連拱隧道。但連拱隧道施工工藝相當復雜,工期長,也存在防水困難、投資較大等不足。為了解決以上問題,衍生出一種新的結(jié)構(gòu)形式小凈距公路隧道。與鐵路隧道相比,公路隧道跨度大,扁平率低,開挖多采用分部法。從安全的角度講,隧道凈距越小,跨度越大,風險越大。因此,針對大跨度小凈距公路隧道的

2、圍巖穩(wěn)定性問題進行系統(tǒng)深入的研究具有重要的意義。第一,系統(tǒng)地介紹了大跨度小凈距公路隧道施工監(jiān)測方案和監(jiān)測成果,得出隧道在開挖期間圍巖周邊收斂量、圍巖變形速率、地表沉降、接觸應力和錨桿軸力的應力變化規(guī)律,并進行了爆破振動監(jiān)測。測試結(jié)果顯示:周邊收斂量、圍巖變形速率和爆破振動速率都在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi);中夾巖柱處的受力比較復雜,接觸應力和錨桿軸力在中夾巖柱處明顯較大,但設(shè)計錨桿仍然有很大的安全儲備。第二,基于數(shù)值模擬與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的位移反分

3、析方法,采用正交試驗方法構(gòu)造學習樣本,保證了網(wǎng)絡(luò)預測的準確性,同時減少了試驗次數(shù)。應用MATLAB6.5提供的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱進行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練和仿真,經(jīng)測試誤差控制在5％以內(nèi),利用訓練好的網(wǎng)絡(luò)對洞口段的K1+760斷面進行圍巖參數(shù)智能識別,為大跨度小凈距公路隧道的有限元分析提供更符合工程實際的圍巖參數(shù)。第三,為了研究大跨度小凈距公路隧道的受力特性及穩(wěn)定性,先從無支護洞的分析著手,進行數(shù)值模擬,在Ⅲ~Ⅴ類圍巖、埋深10m~55m和凈距

4、3m~24m情況下,組合成72種不同工況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同圍巖類別、埋深和凈距對隧道的位移場、應力場和塑性區(qū)的變化產(chǎn)生較大影響。然后,重點對依托工程的K1+760斷面進行了有限元分析,分析發(fā)現(xiàn):依托工程在現(xiàn)有跨度和凈距的條件下,兩洞在施工過程中,后行洞的開挖對先行洞的周邊位移、圍巖內(nèi)的應力及塑性區(qū)等均會產(chǎn)生一定的影響,但在支護條件下,影響程度較小,對圍巖的穩(wěn)定不構(gòu)成危險。第四,通過監(jiān)測和數(shù)值分析可知,初期支護施工后,經(jīng)過一段時間的應力調(diào)整,