基于RMR圍巖分級(jí)的公路隧道支護(hù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究.pdf

1、作為隧道大國(guó)，我國(guó)建成了各種復(fù)雜條件下的公路隧道，隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)豐富，卻沒(méi)有形成具有創(chuàng)造性的建造工法和完善的隧道設(shè)計(jì)理論，距離隧道強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的達(dá)成還需努力。本文以在建的東歐黑山共和國(guó)南北高速公路為載體，按照新奧法的隧道建造理念，基于RMR圍巖分級(jí)方法進(jìn)行Mrke隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究。通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)與東歐地區(qū)隧道設(shè)計(jì)之間的異同，為中國(guó)企業(yè)走出國(guó)門進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)與建造提供參考，同時(shí)也可進(jìn)一步豐富我國(guó)公路隧道的設(shè)計(jì)方法?；诖?，本文所做工作和獲

2、得成果如下。
　　(1)通過(guò)對(duì)比分析國(guó)際上在隧道設(shè)計(jì)中使用較為廣泛的的RMR、Q以及國(guó)內(nèi)常用的BQ法三種圍巖分級(jí)方法，根據(jù)前人研究結(jié)果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用非線性擬合以及各圍巖物理力學(xué)參數(shù)與[BQ]和RMR之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到[BQ]和RMR之間以及[BQ]和Q之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)比了三種圍巖分級(jí)方法，為隧道設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)依據(jù)。
　　(2)分析了公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理，揭示不同等級(jí)圍巖中分步開(kāi)挖、初期支護(hù)、二次襯砌的作用機(jī)理;

3、使用Midas GTS有限元分析軟件對(duì)初步設(shè)計(jì)方案的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，重點(diǎn)分析了初期支護(hù)中的噴射混凝土、錨桿以及鋼支撐的結(jié)構(gòu)受力特性;使用Midas Civil結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)初步設(shè)計(jì)中二次襯砌進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，分析二襯的受力特性及結(jié)構(gòu)的合理性;使用Unwedge軟件針對(duì)三維楔形體穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析，提出了一套合理的隧道監(jiān)控量測(cè)方案。
　　(3)計(jì)算發(fā)現(xiàn)初步設(shè)計(jì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)噴射混凝土的厚度設(shè)置合理，采用長(zhǎng)錨桿、弱鋼架的組合形式

4、，長(zhǎng)錨桿的施工便捷性差，現(xiàn)場(chǎng)不易達(dá)到理想的支護(hù)效果，在圍巖破碎段也采用剛度較差的格柵鋼架，施工安全性無(wú)法保證，對(duì)施工進(jìn)度、工程造價(jià)等方面也會(huì)帶來(lái)不必要的損失。二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，無(wú)需優(yōu)化。針對(duì)系統(tǒng)錨桿的長(zhǎng)度和鋼拱架的型式進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到長(zhǎng)短錨桿相結(jié)合、強(qiáng)鋼架的支護(hù)組合，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)效果好，同時(shí)在施工便捷性、經(jīng)濟(jì)節(jié)約等方面均有優(yōu)勢(shì)。在圍巖質(zhì)量較好的段落，關(guān)鍵塊體對(duì)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性具有較大影響，初步設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)