大断面黄土隧道变形特性及支护机理研究

Backed by the railway and highway large section loess tunnel engineering, based on the recent related research projects and a large number of field test datas, engaged the comprehensive method, such as theoretical analysis, numerical simulation,centrifugal test,etc,to study the support mechanism on time and space effect in loess tunnel construction.Main content include: research on the disciplinarian of Support mechanism on time and space effect in loess tunnel, and proposed the control standard for settlement in the process of construction.research on the mechanism and effects of bolts deep buried and shallow large section loess tunnel,raising feasiblity study about canceling the systematic bolts of large section loess tunnel.study the variation disciplinarian of bearing capacity of steel frame + shotcrete, and the performance,applicability and support parameters of grid steel frame and section steel frame.on this basis,proposed the reasonable form and parameters of loess tunnel.Research results provide theoretical basis for design of loess tunnel,and theory and methods for deformation control in the process of construction.

以铁路及公路大断面黄土隧道为依托工程，在近年来承担的相关研究项目及已有大量现场试验数据的基础上，采用理论分析、数值模拟、离心试验、室内模型试验等综合方法，开展大断面黄土隧道施工时空效应分析及支护结构作用机理研究。主要内容：研究大断面黄土隧道变形特性、施工过程的时空效应及支护结构力学行为的变化规律，并提出施工过程沉降控制标准；研究浅埋、深埋大断面黄土隧道锚杆的力学性能及其作用效果，提出大断面黄土隧道取消系统锚杆的可行性；研究黄土隧道钢架+喷混凝土的承载力随时间变化规律，型钢钢架与格栅钢架的性能及适用性，以及相应的支护参数；在此基础上，研究提出隧道合理的支护形式及支护参数。研究成果为黄土隧道的设计提供理论基础，为施工中的变形控制提供理论依据和方法。

近年来我国高速铁路及公路工程中修建了大量大断面黄土隧道，揭示大断面黄土隧道变形特征及初支与围岩作用机理，从而采取合理的支护措施和施工方法是目前极需解决的问题。项目以多座铁路及公路大断面黄土隧道为依托，采用理论分析、数值模拟、离心试验等综合方法，开展了大断面黄土隧道施工时空效应分析及支护结构作用机理研究，主要研究内容如下：（1）大断面黄土隧道变形特性；（2）大断面黄土隧道施工过程时空效应分析；（3）大断面黄土隧道系统锚杆作用机理及效果研究；（4）大断面黄土隧道格栅钢架作用机理及适应性研究。. 项目收集了大量大断面黄土隧道变形数据，明确了其变形规律，建立大断面黄土隧道施工过程数值模拟计算模型，结合现场监测变形数据，分析了施工过程时空效应。建立了大断面黄土隧道锚杆作用数值计算模型和离心试验模型，阐明了锚杆作用机理，通过大断面黄土隧道有、无系统锚杆现场试验，明确提出大断面黄土隧道应取消系统锚杆。建立了黄土隧道围岩特征曲线和支护特征曲线力学计算模型，分析了格栅拱架+喷射混凝土、型钢拱架+喷射混凝土与围岩作用机理，通过现场对比试验，分析了格栅拱架适应性，提出大断面黄土隧道应采用格栅拱架支护，建立了大断面黄土隧道施工及变形控制体系。研究成果在郑西高速铁路，宝兰客专、武西高速等工程了开展了试验应用，为我国大断面黄土隧道顺利修建提供了重要理论基础和工程借鉴。. 项目发表论文7篇，其中EI论文6篇，申请发明专利3项；培养博士生2名，硕士生4名，参加国际学术会议3次，国内学术会议3次；研究成果获得省部级二等奖1次，国家科技进步二等奖1次。