大跨度小凈距公路隧道施工監(jiān)測(cè)及圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著我國(guó)高等級(jí)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(shí),出現(xiàn)了連拱隧道。但連拱隧道施工工藝相當(dāng)復(fù)雜,工期長(zhǎng),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(fēng)險(xiǎn)越大。因此,針對(duì)大跨度小凈距公路隧道的

2、圍巖穩(wěn)定性問題進(jìn)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(cè)方案和監(jiān)測(cè)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(yīng)力和錨桿軸力的應(yīng)力變化規(guī)律,并進(jìn)行了爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。測(cè)試結(jié)果顯示:周邊收斂量、圍巖變形速率和爆破振動(dòng)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(fù)雜,接觸應(yīng)力和錨桿軸力在中夾巖柱處明顯較大,但設(shè)計(jì)錨桿仍然有很大的安全儲(chǔ)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(yàn)方法構(gòu)造學(xué)習(xí)樣本,保證了網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,同時(shí)減少了試驗(yàn)次數(shù)。應(yīng)用MATLAB6.5提供的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和仿真,經(jīng)測(cè)試誤差控制在5％以內(nèi),利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對(duì)洞口段的K1+760斷面進(jìn)行圍巖參數(shù)智能識(shí)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(shí)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(hù)洞的分析著手,進(jìn)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(duì)隧道的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和塑性區(qū)的變化產(chǎn)生較大影響。然后,重點(diǎn)對(duì)依托工程的K1+760斷面進(jìn)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(duì)先行洞的周邊位移、圍巖內(nèi)的應(yīng)力及塑性區(qū)等均會(huì)產(chǎn)生一定的影響,但在支護(hù)條件下,影響程度較小,對(duì)圍巖的穩(wěn)定不構(gòu)成危險(xiǎn)。第四,通過監(jiān)測(cè)和數(shù)值分析可知,初期支護(hù)施工后,經(jīng)過一段時(shí)間的應(yīng)力調(diào)整,