南阳山隧道围岩-结构的力学性态及其安全性研究

【摘要】：伴随着我国经济的快速发展,建成的公路隧道越来越多,在给交通带来便利的同时,也带来了隧道的安全风险。由于隧道所处的地质条件和自然环境较为复杂,使得围岩与支护结构体系间的相互作用问题变得复杂而且多变,常常会遇到支护结构由于刚度不足出现变形过大最终导致破坏的现象,甚至某些隧道工程就发生因支护结构承载力不足而导致围岩塌方的重大安全事故,极易导致隧道失效,危及隧道结构的安全。因此,对山区公路隧道的围岩-结构力学性态以及安全性问题进行深入的研究与探讨具有十分重大的意义。本文以大西北康家崖-临夏高速公路的南阳山隧道为依托工程,基于该隧道设计施工及竣工验收等有关资料,结合国内外对于公路隧道围岩-结构力学性态以及安全性的研究成果,采用地层结构法系统探讨了隧道围岩施工力学性态问题研究,并通过荷载-结构法对衬砌结构安全性进行评价。主要研究内容与成果有以下几点:①全面论述了南阳山隧道的工程地质环境条件;②通过南阳山隧道的现场检测数据资料,系统分析了南阳山隧道施工衬砌结构质量缺陷与整治区的特性以及病害产生的成因;③详细阐述了混凝土安全系数的计算理论及方法;④对在役公路隧道发育裂缝的衬砌结构安全性及其计算分析进行了若干探讨;⑤运用Midas/GTS软件,对南阳山隧道衬砌围岩-结构的受力特性和安全性进行了详细分析;⑥用现场调查、文献收集及室内分析的方法,针对南阳山隧道具体特点,研究制定了南阳山隧道主要结构病害的具体处治措施及其相应的施工工艺;⑦运用Midas/GTS软件,对隧道二次衬砌结构质量缺陷区进行了加固验算,结果表明加固后衬砌安全系数基本满足结构安全性要求。本文的主要新意点是对在役公路隧道发育裂缝的衬砌结构安全性及其计算分析进行了若干探讨,同时本文的研究成果以及所采取的手段方法对以后类似工程实践有一定的理论指导意义和实际应用价值。