摘要：为了给富水黄土隧道施工提供指导,依托银西高铁上阁村隧道,通过现场监测得到典型断面上覆软塑黄土层隧道水分迁移的基本规律;通过室内试验建立了围岩孔隙比与围岩渗透系数、围岩含水率与围岩强度的关系式,利用FLAC^(3D)内嵌的FISH语言进行相应编程,对土体单元赋予动态渗透系数,实现了流固耦合作用下的隧道开挖模拟,并结合现场监测数据验证了该数值模拟的可靠性,最后基于16种工况的模拟结果,揭示了上覆软塑黄土层距隧道拱顶不同距离下隧道开挖卸载过程中围岩水分迁移规律。结果表明:在开挖扰动下隧道上覆软塑黄土层中水分由黄土层底部向隧道临空面迁移,最终累积于隧道底部,且水分迁移始于掌子面开挖,滞后于初支封闭;当拱顶与软塑黄土层底部距离0 m≤h≤4 m时(h为隧道拱顶与软塑黄土层底部间距),位置水头和压力水头的变化引起洞周水分迁移,水分迁移速度快、迁移量大,隧道仰拱封闭前,水分易侵入临空面;当5 m≤h≤8 m时,位置水头的变化引起洞周水分迁移,水分迁移速度慢、迁移量小;当h>8 m时,无明显水分迁移;当0 m<h≤4 m时,各部位含水率稳定值均较高,仰拱及拱脚约为28%,拱腰及拱顶约为25%,含水率呈上小下大分布;当4 m<h<8 m时,随着h增加,各部位土体含水率稳定值开始减小;当h≥8 m时,随着h增加,各部位含水率稳定值基本相同且保持不变。

摘要：衬砌开裂是黄土公路隧道普遍存在的病害。为了预防和处治衬砌开裂,保证黄土隧道结构的长期稳定性,针对甘肃省榆中县新庄岭黄土公路隧道衬砌开裂的病害特征,运用数值仿真、实测等手段分析了病害产生的机理和原因。结果表明,黄土浸水导致土体强度降低、变形增大,从而增大了围岩塑性区范围和变形压力,恶化了衬砌结构受力状况,使衬砌结构拱顶内侧及拱脚外侧被拉裂,进而使拱脚内侧被压裂。根据隧道病害状况,提出了采用环氧树脂嵌补及凿槽嵌入钢拱架法处治衬砌开裂的建议,为分析和处治黄土公路隧道衬砌开裂提供了依据。

摘要：为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明:先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。

摘要：运营期公路隧道排水系统通畅与否直接关系到隧道支护结构的安全状态。为更好地了解我国不同区域环境下公路隧道排水系统设计特征及适用性,基于我国气候环境与地理信息特征,搜集了十四个省、自治区公路隧道典型排水系统设计样本,分别从排水系统总排水方式、局部排水设计与不同构造组合三个方面对比分析了不同区域环境下排水系统的设计差异和特征,同时对碳酸盐岩地区公路隧道排水系统设计和排水模型构建与优化进行了讨论。结果表明:我国公路隧道排水系统类型可归纳为侧式暗沟总排式、中心排水沟总排式及侧式暗沟+中心排水沟总排式三种类型,区域特点明显,各排水类型之间优点各异,但缺点相似;非冻结区内排水设计呈多样化,较小排水量需求下推荐采用侧式暗沟总排式设计,排水路径较短且易于后期维护,大排水量需求下可采用侧式暗沟+中心排水沟总排式设计;冻结地区隧道排水系统设计均为中心排水沟总排式,中心排水沟检查井内可布置多层保温材料,形成多层内腔结构,能够有效保持沟内水环境温度;通过降低纵向盲管检查井内横向盲管的标高,可将现行网状排水模型优化为串并联排水模型,该排水模型排水路径短,排水系统堵塞概率低,排水量较大时可自动转换为网状排水模型,保证了排水系统整体的排泄能力。

摘要：为了更全面地了解支护时机对软弱围岩公路隧道力学特征的影响,运用研制的地质力学模型试验简便实用的隧道开挖工具与方法,系统开展了基于先加载后开洞思路的公路隧道模型试验,研究了支护时机对软弱围岩公路隧道围岩压力、衬砌切向应力大小与分布规律的影响。试验结果表明:支护时机对软弱围岩公路隧道围岩压力、衬砌切向应力的大小及分布影响显著;在不同应力场的软弱围岩(原岩弹模为210 MPa)中开挖隧道,当开挖洞径为12 m左右时,200 mm左右的变形预留量是较为合适的。该工况下衬砌的切向应力、围岩压力均较小,而且各位置分布也比较均匀,对衬砌的受力最为有利。在实际工程中应加强监控量测,不断总结经验,尽可能地选择最佳时机支护以达到衬砌受力较小的目的。

摘要：为研究软弱黄土隧道支护结构的受力特性，优化黄土隧道设计理论，以西宁过境高速公路某黄土隧道为依托，选取杂填土段、深埋段和浅埋段进行了大规模的现场测试，从支护受力的空间分布、时间分布、计算方法以及对比验证等方面，对围岩与初支接触压力、初支与二衬接触压力及二衬和仰拱混凝土的应变进行了系统的研究。分析结果表明：拱顶、拱肩处的压力值较大，是黄土隧道最危险的部位，容易发生坍塌；围岩压力计算值与实测值相差较大，现有方法在计算黄土断面围岩压力时存在较大的误差；深埋段围岩压力稳定时间最短，浅埋段次之，杂填土段时间最长；软弱黄土隧道“新奥法”原理指导下，“强初支，弱二衬”设计理念的采用，使二衬荷栽承担比例控制在11％～36％范围内，充分发挥了初支对围岩变形的抑制作用，二衬仍作为安全储备。

摘要：运用自行研制的用于地质力学模型试验的隧道开挖工具,系统地开展了基于先加载后开洞思路的不同应力场公路隧道模型试验,研究了开挖对不同应力场公路隧道围岩应力分布的影响,分析了不同初始应力场公路隧道结构的受力特点。试验结果表明:隧道开挖后,不同应力场洞周各部位径向压力松弛程度不同;施作衬砌之后,不同应力场洞周各部位径向压力回升程度也不同;除在拱顶、拱底方向围岩与衬砌接触压力随着侧压力系数的增大而略有减小外,其他各方向均随侧压力系数的增大而增大,且影响较明显;应力场对衬砌结构切向应力影响也很大。

摘要：针对深埋大跨度软岩隧道拱脚及拱顶处初支开裂、钢架变形过大问题,提出了局部增设长锚杆或锚索的支护技术,以实现对该类隧道初支结构受力的调节改善。基于课题组自主研发的隧道结构性能测试平台,对比分析了同等围岩荷载作用下系统锚杆支护与多类长锚杆/锚索支护方案的初期支护结构受力变形特征,研究了不同环向间距与布设范围的长锚杆/锚索支护效果。研究结果表明:(1)常规支护时,大跨度隧道初期支护整体呈压扁趋势,拱顶内侧与拱脚外侧承受结构最大弯矩而最先开裂,仰拱内侧拉裂后模型加速变形进而引起结构整体失稳破坏;(2)4种增设长锚杆或锚索支护方案下,初支拱顶处结构安全系数分别为常规支护体系的4.59,2.12,1.96,1.80倍,拱脚处结构安全系数分别为常规支护的5.23,2.80,2.34,2.37倍;(3)在拱部120°范围以2 m环向间距布设长锚杆对初支结构内力改善效果最佳,支护点轴向强拉力产生的局部负弯矩组合效应抵消了拱顶处较大正弯矩;(4)不同位置长锚杆/锚索支护力整体呈从拱顶处至拱肩侧先减小后增大的规律。

摘要：为研究钻爆法公路隧道防排水技术的发展趋势和未来方向,系统梳理了防排水技术的发展历程、技术要求、设计施工和维护技术等内容,并对需要关注的问题及下一步发展方向进行展望。结果表明:按照隧道建设的技术发展水平,防排水技术可划分为圬工时代和后混凝土时代,已实现原则指导、设计优化、材料革新、施工控制、标准保障及运营维护的基本构架;中国在新修订的规范中增补了隧道渗漏水量化标准,使防水等级规定更具客观性、科学性;从防排水系统构造形式的对比情况看,控制排水型隧道能兼顾隧道衬砌水压力和维护隧道区生态平衡等多方面需求;钻爆法隧道防排水技术虽然增加了一些可维护性设计,但仍以功能性设计为主,且现有技术难以满足防排水系统的维护需求。应当注意:防排水技术是一个系统性问题,需要建立基于全寿命周期的建管养一体化防排水体系,并对防排水系统选型和控制型防排水技术进行系统性研究,通过对全寿命周期内隧道排水的环境影响进行分析评价,确定合理的防排水构造型式;另外,需加强防排水系统优化及新工艺研究,加快新型防排水材料的开发;同时要加强维护技术研究,尤其是可维护性技术和修复性技术研究。

摘要：针对西汉高速公路膨胀土地区路堑边坡浅层破坏的工程特性,提出了浆砌片石骨架+土工格室的稳定技术,详细分析了其稳定机理,给出了其设计参数和施工工艺。并对其稳定效果进行了数值分析,结果表明:浆砌片石骨架+土工格室种植土的稳定措施对坡面的应力分布的改善,表现为坡面剪应力的减小且分布更趋均匀,以及在坡脚部位剪应力集中程度的减弱;采用该稳定措施后,坡脚部位剪切方向总应变值、塑性应变区及极限塑性应变值均明显减小。最后,通过工程实例表明:浆砌片石骨架+土工格室种植土的技术不仅稳定效果要优于浆砌片石护坡的圬工工程方案,且可节约经费约8%,在保护生态环境、改善公路景观功能与旅行环境方面具有不可估量的社会综合效益。