浅谈近距大跨公路隧道围岩力学性态及稳定性研究

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1、分类号UDCU459624Y1023112密级公Ⅱ学号彳屈大季博士学位论文论文题目：近距大跨公路隧道围岩力学性态及稳定性研究论文作者：胡居义指导教师姓名、职称、工作单位：张永兴教授重庆大学申请学位级别：博士学科、专业名称：岩土工程论文提交日期：2006年10月20日答辩日期：2006年12月13口学位授予单位：重庆大学授位日期：年月日答辩委员会主席：陈正汉教授论文评阅人：姜忻良姜福兴陈洪凯刘东升(另研究生院送3人盲评)2006年10月20日中文摘要摘要随着我国高等级公路的飞速发展，公路隧道数量日益增多，在山区狭窄地带和城市郊区修筑隧道时，由于地形的限制与土地开发利用之间的

2、矛盾，隧道净距满足规范的最小净距非常困难，尤其桥隧相连、城市隧道互通工程更是如此。另外，由于城市交通量的日益扩大，要求隧道的跨度也越来越大。近距大跨公路隧道正是解决上述问题的一种新型隧道结构型式。论文结合重庆金山大道西延段花沟隧道典型工程，采用现场测试、理论分析、人工智能、数值仿真以及非线性系统理论等方法，系统地论述了近距大跨公路隧道围岩力学性态及稳定性问题。论文的主要工作有：(1)对典型近距大跨公路隧道花沟隧道进行监测方案设计，根据现场监控量测成果及围岩变形破坏特点，从大跨单洞的破坏模式出发，提出了近距大跨双洞公路隧道的5种主要变形破坏模式。鉴于其破坏模式，对影响稳定性

3、的主要因素进行了分析。(2)把现有岩体强度理论按剪切屈服条件分为单剪、八面体剪应力以及双剪强度理论三大系列，分析了现有岩体强度理论各自的优缺点。综合考虑隧道开挖时岩体的各种力学性能，在双剪强度理论的基础上提出了卸荷非线性岩体强度理论，并用相关的岩石三轴实验资料对该理论进行了验证。(3)通过分析现有隧道围岩力学参数识别方法中存在的问题，根据近距大跨公路隧道的施工方法及围岩变形特点，提出了在参数识别时基准位移的选取方法、样本的建立方法以及改进的人工智能识别网络，在此基础上建立了隧道围岩力学参数的智能识别系统，并用花沟隧道的现场量测成果对该系统进行了验证。(4)通过对各种工况下

4、近距大跨公路隧道的平面数值仿真分析，对不同施工方案下隧道开挖的施工顺序进行了优选，分析了围岩各项指标随净距的变化规律、不同侧压力系数对隧道围岩变形的影响及偏压情况下隧道开挖的优选顺序。通过三维数值仿真，分析了单洞和双洞情况下隧道开挖掌子面的空间力学效应。(5)采用非线性系统理论．突变理论对近距大跨公路隧道中夹岩柱失稳破坏机理进行了分析。并结合上述变形破坏模式和数值仿真分析研究成果，从变形、强度等方面综合提出了中夹岩柱的稳定性判据。在上述研究中，将变形破坏模式、智能识别、数值仿真以及稳定性判据与现场量测成果对比，结果表明，研究成果与实际量测成果相吻合，说明文中的研究成果是合

5、理可信的，对近距大跨公路隧道实际工程的决策、设计和旖工具有重要重庆大学博士学位论文的指导意义．关键词：近距大跨公路隧道，破坏模式，强度理论，参数识别，围岩稳定性，数值仿真，稳定性判据Ⅱ英文摘要ABSTRACTWiththequickdevelopmentofhighway,tunnelsageconstructedincreasingly．Becauseoftheconflictsbetweentherestrictionsofterrainandgroundexploitation，itisverydifficultthatdistancebetweentwotunne

6、lscouldbekepttothetechnicalspecifications’minimaldistance,especiallyintheconnectionoftunnelandbridgeoreachotherpassofurbantunnels．Inaddition,thespanoftunneliswiderandwiderbecauseoftheexpansionofurbantraffic．Closespaceandlargespanhighwaytunnelsisanewtunnelstructuretypewhichisconstructedfor

7、theformerspecialproblems．Inthedissertation,systematicresearchofmechanicsbehaviourandstabilityofsurroundingrockinclosespaceandlargespanhighwaytunnelsiscarriedoutbymethodsoftesting，theoryanalysis，artificialintelligence，numericalsimulationandnonlinearsystemtheoryere．Ma