基于RMR圍巖分級的公路隧道支護設(shè)計及優(yōu)化研究.pdf

1、作為隧道大國，我國建成了各種復(fù)雜條件下的公路隧道，隧道建設(shè)經(jīng)驗豐富，卻沒有形成具有創(chuàng)造性的建造工法和完善的隧道設(shè)計理論，距離隧道強國目標的達成還需努力。本文以在建的東歐黑山共和國南北高速公路為載體，按照新奧法的隧道建造理念，基于RMR圍巖分級方法進行Mrke隧道的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化研究。通過對比國內(nèi)與東歐地區(qū)隧道設(shè)計之間的異同，為中國企業(yè)走出國門進行隧道設(shè)計與建造提供參考，同時也可進一步豐富我國公路隧道的設(shè)計方法?；诖?，本文所做工作和獲

2、得成果如下。
　　(1)通過對比分析國際上在隧道設(shè)計中使用較為廣泛的的RMR、Q以及國內(nèi)常用的BQ法三種圍巖分級方法，根據(jù)前人研究結(jié)果和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用非線性擬合以及各圍巖物理力學參數(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之間的對應(yīng)關(guān)系，對比了三種圍巖分級方法，為隧道設(shè)計提供基礎(chǔ)依據(jù)。
　　(2)分析了公路隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理，揭示不同等級圍巖中分步開挖、初期支護、二次襯砌的作用機理;

3、使用Midas GTS有限元分析軟件對初步設(shè)計方案的初期支護結(jié)構(gòu)進行計算分析，重點分析了初期支護中的噴射混凝土、錨桿以及鋼支撐的結(jié)構(gòu)受力特性;使用Midas Civil結(jié)構(gòu)計算軟件對初步設(shè)計中二次襯砌進行結(jié)構(gòu)計算，分析二襯的受力特性及結(jié)構(gòu)的合理性;使用Unwedge軟件針對三維楔形體穩(wěn)定性進行了計算分析，提出了一套合理的隧道監(jiān)控量測方案。
　　(3)計算發(fā)現(xiàn)初步設(shè)計初期支護結(jié)構(gòu)噴射混凝土的厚度設(shè)置合理，采用長錨桿、弱鋼架的組合形式

4、，長錨桿的施工便捷性差，現(xiàn)場不易達到理想的支護效果，在圍巖破碎段也采用剛度較差的格柵鋼架，施工安全性無法保證，對施工進度、工程造價等方面也會帶來不必要的損失。二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，無需優(yōu)化。針對系統(tǒng)錨桿的長度和鋼拱架的型式進一步優(yōu)化設(shè)計，得到長短錨桿相結(jié)合、強鋼架的支護組合，通過計算發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的支護結(jié)構(gòu)支護效果好，同時在施工便捷性、經(jīng)濟節(jié)約等方面均有優(yōu)勢。在圍巖質(zhì)量較好的段落，關(guān)鍵塊體對隧道支護結(jié)構(gòu)的安全性具有較大影響，初步設(shè)計和優(yōu)化設(shè)