公路隧道松弛荷载预测理论与预警系统及设计方法研究

来源:部科技司    2012年09月17日
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  针对公路隧道施工过程围岩稳定性问题日益突出的原因,《公路隧道松弛荷载预测理论与预警系统及设计方法研究》通过现场测试、理论研究和计算分析,结合依托工程实施,取得了以下创新性研究成果:建立了隧道围岩分级与初始损伤变量的相互对应关系以及隧道在开挖过程中围岩力学参数裂化的预测方法;建立了考虑围岩参数劣化过程的隧道围岩损伤演化分析方法,便于在工程实际中运用一般弹塑性数值分析原理实现开挖应力状态下围岩劣化过程的数值模拟和损伤演化分析;建立了基于围岩分级的的围岩压力经验公式预测模型和基于围岩渐进性破坏理论围岩压力预测模型;提出了考虑围岩“松弛”(即损伤演化)公路隧道围岩压力计算方法;建立了“考虑松动圈的卡尔曼滤波与有限元耦合反分析算法”;建立了基于监控量测和非确定性反分析的隧道施工现场围岩分级方法;根据大量的调查统计资料和数值分析提出了两车道公路隧道各级围岩条件下隧道围岩变形破坏位移基准值;编制了基于监控量测和非确定性反分析的隧道结构设计与预警系统软件,对推进监控量测技术在我国隧道工程中的应用和发展具有重要作用。
  研究成果不仅对进一步完善公路隧道荷载理论具有重要理论意义,也为现行规范的修订奠定了基础。成果在依托工程施工控制中直接应用,指导和优化设计,提高了施工安全性,节约了工程造价。
  在重庆市璧山县璧城隧道(长2990米)应用,通过支护结构参数优化和安全事故预警,节约造价合计966万元;在云南磨黑至思茅高速公路坝卡箐隧道(2165米)和春子箐隧道(长2360米)应用,节约造价7800万元,占总造价5%;项目研究成果在二~广高速公路隧道群(双向六车道,隧道单洞总长8274.88米)、重庆武水高速白云隧道(长7120米)、津蓟高速公路莲花岭隧道(长2220米)和广东江肇高速大王顶隧道(长2200米)等许多隧道工程建设中也得到了很好的应用。
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