中国科学院武汉岩土力学研究所参与研究的交通部生态高速公路典型示范工程——“通透肋式拱梁新型隧道”正式开工

近日，中国科学院武汉岩土所与安徽省交通投资集团、安徽省公路勘测设计院共同研究设计的“通透肋式拱梁隧道”项目正式开工建设。正在建设中的安徽黄（山）-塔（桃）高速公路大部分路段穿越皖南山区，由于该隧道采用了半明半暗、肋式拱梁异型结构，避免了山体的切削和大量植被破坏，成为交通部建设生态高速公路的一个典型示范工程。该隧道结构型式新颖，为国内首创，有较为广阔的推广价值和应用前景。     

安徽龙瀑隧道开挖地应力释放率研究

安徽省龙瀑隧道是我国首次采用半明半暗通透肋式拱梁异型结构,其隧道开挖是在山体浅表层进行暗洞开挖,既要考虑到隧道围岩本身的稳定性又要注意到隧道所在山体整体的稳定性.隧道开挖后地应力到底是如何释放的?目前在国内是个空白,研究通过资料整理,对位移变化较明显的两支多点位移计进行重点分析;根据经验反馈法分离出控制性结构面张开的位移;并通过数值模拟建立一个目标函数,将数值模拟中监测点的位移结果与修正后的实测监测点位移结果进行对比,最终确定了龙瀑隧道的最佳地应力释放率在60％～70％之间[1].     

通透肋式拱梁隧道出口端边坡稳定性地质分析

以通透肋式拱梁隧道出口端边坡作为研究对象,通过对边坡的工程地质条件和岩体结构特征的研究,分析了边坡的变形破坏模式,采用合理的理论方法对边坡进行稳定性计算和分析。依据稳定性评价结果,并结合边坡变形破坏模式及机制分析,提出了相应的支护措施。     

广西梧信公路河口特大桥桥位勘察与基础类型选择

广西梧州—信都二级公路河口特大桥位于梧州市莲花山、梧州桂江河段上。为关键性特大桥。该桥全长３３４．４４ｍ,桥宽２１．５ｍ（４车道）,桥型为箱肋拱桥,桥孔为２×２０ｍ钢筋混凝土Ｔ梁＋２×１００ｍ钢筋混凝土箱肋拱＋３×２０ｍ钢筋混凝土Ｔ梁,主跨跨度为１０...     

浅埋大跨隧道预加固措施相似模型试验研究

以京沪高铁西渴马1号隧道为工程背景,采用室内相似模型试验研究管棚和双排小导管预加固措施的加固效果。通过分析开挖过程中不同预加固措施下围岩应力和位移的变化规律,得到以下结论,（1）在隧道轴向上,管棚和双排小导管支护起到了梁的作用,能很好地控制上方岩土体由于隧道开挖而导致的松动,且减少掌子面上方围岩应力,保证掌子面的稳定性;（2）在隧道横向上,管棚和双排小导管能与周围的岩体形成承载拱,可限制上部围岩应力释放,提高支护结构的安全 性;（3）管棚的纵向梁效应要强于双排小导管,但双排小导管的横向拱效应要强于管棚。     

地层渐进成拱对浅埋隧道上覆土压力影响研究

砂土及完整性较差、黏聚强度较小的破碎岩体中,浅埋隧道地层拱作用机制随地层变形发展而变化,受此影响隧道松动土压力也相应变化。常规方法忽略了地层拱不同阶段力学机制的不同,同时未考虑剪切面转动与大主应力旋转之间的相互关系,因此,不能解决浅埋隧道地层能否成拱、地层拱何时贯通至地表以及地层拱发展对隧道松动土压力影响等问题。针对这一情况,提出渐进地层拱力学模型以反映不同阶段地层拱的力学机制;其次,同时考虑主应力旋转、剪切面转动及二者相互关系,确定拱内土体应力分布;随后,优化了传统主应力偏转与地层差异沉降间的数学模型。在此基础上确定了渐进地层拱对隧道松动土压力的影响。改进方法结果与传统方法结果及试验结果的对比验证了改进方法的有效性与适用性。通过参数分析研究了隧道初始松动压力、随地层变形发展的松动压力以及地层拱贯通至地表时的极限变形等关键参数。最后,对下北山超大跨浅埋隧道的研究说明了改进方法的实用性。结论显示：（1）初始松动压力为初始松动区内土体重力,初始松动区范围不受覆跨比影响,而受地层强度影响,随内摩擦角增加而减小;（2）最大拱效应阶段以后,松动土压力随地层变形发展而增加,深埋、小跨度隧道（ ）增长速率较慢,反之较快;（3）极限变形随覆跨比、内摩擦角增加而增加,深埋、小跨度隧道地层拱效应更明显;（4）对于下北山隧道,初始地层拱存在,初始松动土压力为0.37 ,极限松动土压力为0.41 ,最终松动土压力为0.54 ,隧道变形应控制在5.7%以下避免地层拱贯通至地表。     

偏压隧道偏压应力比特征分析

偏压隧道是公路和铁路建设中经常遇到的隧道类型,由于其受力的不对称性及设计、施工的特殊性,一直是隧道施工研究的热点。以往针对偏压隧道的研究主要集中在偏压隧道的成因、围岩稳定性、应力应变分布规律及施工影响等方面,但缺少对偏压隧道偏压应力比以及公路、铁路设计规范给出条件的偏压应力比的研究,而且公路和铁路设计规范中给出的偏压隧道对应的坡面倾角和隧道埋置深度缺少相关理论来支撑。本文针对铁路双线隧道设计规范给出的临界坡度和覆盖层厚度条件,采用数值模拟的方法,求出地形偏压隧道对称位置的应力比值,定量分析了规范给定条件下偏压应力比的特征值。结果表明：在保证安全的前提下,当Ⅲ级围岩拱肩应力比大于7.45、Ⅳ（土）级围岩拱肩应力比大于2.23、Ⅳ（石）级围岩拱肩应力比大于3.34、Ⅴ级围岩拱肩处应力比大于1.06时,可将隧道考虑成偏压隧道,从而为定量判别偏压隧道提供理论依据。     

高速公路连拱隧道开挖地表沉降研究

对隧道开挖引起的地表沉降模型进行总结,详细地调查和分析了金丽温高速公路红枫连拱隧道工程区的地质特征,系统研究了在偏压条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,对红枫隧道开挖引起的地表沉降进行研究,建立了偏压条件下连拱隧道分步开挖引起的地表沉降预测模型,对不同开挖工况下的差异沉降进行分析,证明该预测模型比较真实的反映了在偏压及浅埋条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,为浅埋连拱隧道开挖过程中防止地表过度变形提供理论基础。     

连拱隧道底部岩溶处理方法及其计算分析

目前隧道跨越溶洞的处理多以经验为主,处理后也无相应的评价方法,针对这一现状,采用理论计算方法对该问题进行了研究。结合一典型双跨连拱隧道工程实例,在综合比较多种底部溶洞处理方案的基础上,在隧道底部采用拱梁结构跨越溶洞,探讨了计算模型的建立方法和计算荷载的确定方法,提出了隧底拱梁结构的安全判定标准并对该工程实例的安全性进行了判断,所提出的计算方法对保证隧道安全具有重要意义。     

隧道大变形机制及处治关键技术模型试验研究

大变形是隧道建设中无法完全避免的灾害之一,发生后若处治不当极有可能出现多次换拱甚至塌方等二次灾害。通过相似模型试验,采用自行设计的隧道模型开挖装置和围岩内部位移监测装置,研究了隧道开挖和埋深增大过程中围岩渐进性破坏过程及位移和应力变化规律,揭露出预防隧道大变形的重点支护部位,并进一步研究了大变形出现后处治过程中衬砌的破坏规律,明确了大变形处治时的支护措施。试验结果表明：（1）隧道产生大变形过程中,拱顶与拱底的变形量大于拱腰与拱脚的变形量,且随着埋深增大,差值逐渐增大;（2）大变形产生后隧道拱顶径向和切向应力值均减小,而拱脚切向应力值大幅上升;（3）更换变形拱架时,更换位置附近衬砌拱顶处可能出现张拉破坏,拱腰处可能出现剪切破坏,因此,大变形处治时需保留两侧衬砌的临时钢支撑,必要时需增设底部横支撑或临时仰拱。该研究结果有助于得到大变形发生时和发生后处治时的防控重点,为大变形的预防及安全处治提供指导和参考。     

论山区高速公路运营期三坡工后评估及排查工作的必要性

针对目前高速公路建设形成的“三坡”( 路基边坡、桥梁基坑边坡、隧道进出口仰坡)在运营期间发生的各类地质灾害现象,提出了高速公路“三坡”的工后评估与排查,为高速公路正常运营、地质灾害防治措施等方面提出建设性意见。     

喷混植生技术在高速公路岩石边坡防护和绿化中的应用

随着高速公路逐渐向山区发展，在修建高速公路过程中存在大量的高填深挖的高陡边坡，环境保护越来越引起人们的高度重视，惠（州）－河（源）高速公路在：“建绿色通道，走环保之路”的思想指导下，采用了喷混植草等新型边坡防护，绿化方案，在惠河高速公路进行有效的喷混植草实验基础上，总结了喷混植草技术的特点，并对喷混植草立地条件的适宜性进行了调查和分析，同时筛选了适合广东地区的喷播草种，以期推动我国高速公路建设早日走上“生态高速”的道路。     

FLAC3D在隧道初期支护与原岩条件的"耦合"问题的应用

为了更深入地了解施工过程联拱隧道围岩一支护结构体系的力学响应,并优化施工工序,以便在实际施工中根据具体情况和经济、技术水平调整施工步骤,对联拱隧道支护设计进行了三维模型分析。用FLAC^3D对双联拱隧道网喷混凝土初期支护设计,进行了力学响应动态分析模拟,分析了岩体支护前后围岩的变形及应力状态,对隧道围岩的稳定性和初期支护结构的安全性做出综合评判,得出了一些非常有益的结论,用以指导襄十高速公路双联拱隧道的施工,取得了较好的经济效益。     

公路连拱隧道土压力荷载的计算方法研究

针对目前国内公路连拱隧道尚无比较成熟的土压力荷载计算公式的现状,根据连拱隧道的受力特点,基于普氏平衡拱理论,推导了深埋连拱隧道的土压力荷载计算公式,同时结合规范中关于隧道深浅埋分界高度的规定,给出了深浅埋连拱隧道的分界埋深及荷载计算公式,形成了完整的连拱隧道深浅埋情况下的荷载计算体系。通过大量的分析计算并与其他公式对比,验证了推导出的公式的合理性,并将公式应用于湖北沪蓉西高速公路连拱隧道及分岔隧道的设计中,取得了良好的效果。     

季冻区棚洞结构建设技术

为保护高速公路傍山路段的边坡和自然环境,将棚洞按三心圆拱加拱形顶板的斜柱支撑体系建设。根据棚洞的不同埋深,分别采取明挖、护拱和暗挖等开挖方式,避免由于大开挖引起的边坡或山体不稳定而产生的落石、滑坡、滑塌等灾害发生。对棚洞最不利位置的平面应变弹性数值模拟分析表明：在季冻区的气候条件下将棚洞按三心圆拱加拱形顶板的斜柱支撑体系建设是合理的,其主拉应力为1.440 MPa,主压应力为3.240 MPa,合位移为2.1 mm,在安全上满足JTG D70-2004公路隧道设计规范要求。采用适合季冻区的三心圆拱斜柱式棚洞结构型式和防、排水措施,为季冻区傍山公路建设提供防灾环保型建设理念的经验。     

高速公路双联拱隧道结构分析及施工工艺的优化

采用弹塑性有限元模型及合理的计算参数模拟分析了双联拱隧道分步施工过程中围岩体在不同施工阶段的应力场和位移变形状况以及支护衬砌结构的受力与变形规律，得出了一些非常有益的结论，并由此提出了双联拱隧道合理的优化施工工序，用以指导某在建高速公路双联拱隧道的施工，取得了较好的经济效益。     

浅埋偏压连拱隧道的施工优化及支护受力特征分析

用岩土工程专用分析程序FLAC3D,对铜黄高速公路汤屯段富溪浅埋偏压连拱隧道进口段采用的施工过程进行了三维快速拉格朗日差分方法分析,比较了先开挖浅埋侧主洞与先开挖深埋侧主洞两种开挖施工顺序,获得了浅埋偏压连拱隧道在采用不同开挖顺序施工时各阶段隧道变形、中隔墙及支护结构的应力和位移等变化情况,通过对比、分析,从而使得实际隧道施工顺序得到优化,结果与现场监控量测资料相比较,得出的结论可为富溪浅埋偏压连拱隧道施工提供科学依据与技术指导。     

基于现场测试的大跨扁平连拱隧道最佳支护时机研究

大跨扁平连拱隧道由于其开挖跨度大和断面扁平等特点,施工过程中围岩与结构的受力、变形同四车道连拱隧道或分离式隧道存在较大的差异,相应地影响到二次衬砌的最佳支护时机。以某六车道连拱隧道为依托工程,探讨了以隧道位移释放比为基本指标的支护时机确定方法,并通过对围岩位移与不同支护时机条件下二次衬砌内力的现场测试与综合分析,依据“支护抗力最小”的原则,提出了大跨扁平连拱隧道二次衬砌最佳施作时机。     

浅埋连拱隧道中隔墙地基受力变形及注浆加固研究

为研究浅埋连拱隧道中隔墙地基受力变形特征及基底注浆加固方法,依托云南省某拟建高速公路连拱隧道,采用MIDAS/GTS软件进行数值模拟计算和分析。研究结果表明:(1)在围岩较好、埋深较小时中隔墙基底压力分布随施工过程由“马鞍形”分布逐渐变为“钟形”分布,最大基底压力出现在先行洞衬砌浇筑后右侧墙趾处,中隔墙地基总体上处于隆起变形状态;(2)在围岩较差或埋深较大时中隔墙基底压力分布呈“马鞍形”分布,最大基底压力出现在后行洞二衬浇筑后中间偏右处,中隔墙地基总体上处于沉降变形状态;(3)通过数值分析得到不同埋深、地质条件下的连拱隧道中隔墙地基需要满足的承载力,并结合现行规范及前人研究成果,提出了中隔墙岩石地基加固前后地基承载力计算方法。研究成果可为连拱隧道的设计和施工提供参考。     

筐家Ⅰ号隧道洞口偏压段处理技术

筐家I号隧道是六安至岳西（黄尾）高速公路霍山县境内的一座左、右分离式单向行车隧道。从设计、施工方面对隧道洞口段Ⅴ级围岩偏压复合式衬砌、明洞暗进、半明半暗等方案的应用进行了探讨,重点讨论了隧道明洞暗进、半明半暗方案穿越洞口浅埋偏压段的工程经验,为类似隧道的建设提供技术参考。