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黄土隧道施工安全评估

第1章 绪论

1.1　研究背景及意义

1.1.1　时代背景和意义

随着国民经济的发展，西部大开发的部署，对交通的需要也日益迫切，国家也在大力搞交通基础建设。黄土在我国有着广泛的分布，分布面积为64万km，占国土面积的6.3%。在公路、铁路建设中，黄土隧道施工将占很大比例。陕西省近五年规划的黄土隧道就有30多条。然而对黄土隧道的认识，很多工程技术资料和施工经验还不够完备，黄土是第四系堆积的大陆沉积物，其特点是具有大孔隙、有垂直节理和管状孔道，天然含水量低时强度较高，能维持很高的垂直边坡，但遇水时土颗粒崩解，表现为较强的湿陷性。

由于黄土分布的广泛性和典型的工程特性，历来受到工程界和学术界的重视。黄土隧道的修建起步较晚，而且，由于黄土湿陷变形具有突变性、非连续性和不可逆性，导致黄土隧道的施工中的易变形和坍塌，这一直以来是困扰隧道界的安全技术难题；并且黄土隧道预喷浆困难、锚杆施做不成功等因素，使得黄土隧道的施工有极大危险性，黄土隧道在施工过程中的安全问题越来越突出，事故发生率居高不下。为了对黄土隧道的施工安全进行控制，需要建立黄土隧道施工安全评价系统，对黄土隧道的施工进行动态评价，及时和系统的了解施工存在的危险，从而为在施工中及时改进施工工艺，采取有效的安全对策，查找安全管理缺陷，做好安全施工监督管理及决策提供有效的方法和工具。

1.1.2　工程背景

本文研究的函谷关隧道，位于河南省灵宝市函谷关镇境内。隧道进口里程为DK270+429，出口里程为DK278+280，隧道全长7851 m,断面达164 m2，中心线距离为80 m，底部边界至隧道轨顶距离为35 m，隧道开挖洞径B=15.2 m，洞高l3.2 m，隧道埋深25 m，是目前国内最长的大断面湿陷性黄土隧道。该隧道所在区域地质条件复杂穿越第四纪(q3)砂质黄土，砂质黄土结构松散具有中度~严重自重湿陷性。设计为Ⅴ级围岩，新老黄土不同方向的原生与构造垂直节理发育，多孔性、疏松、松散结构、密度低。隧道埋深浅,在隧道开挖施工时，土体极易顺节理方向张开或剪断，土体破坏区域大，较难形成通常的承载拱，浅埋地表附近拉力过大而开裂，产生地表平行及环形裂缝， 为了保证围岩的稳定性和隧道安全,采用CRD法施工。

目录

第1章 绪论 2

1.1　研究背景及意义 2

1.1.1　时代背景和意义 2

1.1.2　工程背景 2

1.2　国内外研究现状总述及发展趋势 2

1.2.1　国内研究状况 2

1.2.1.1　隧道安全的研究历程 2

1.2.1.2　当前隧道安全评价研究特点 3

1.2.1.3　当前隧道施工安全评价理论 4

1.2.1.4　评价指标的研究状况 5

1.2.2　国外现状 6

1.3　论文主要研究内容和方法 7

第2章  隧道危险分析与评价指标体系建立 8

2.1　黄土隧道危险因素概述 8

2.1.1　工程特性 8

2.1.2　黄土隧道危险分析 8

2.2　指标体系概述 9

2.3　安全评价指标分析 11

2.3.1　施工人员素质 11

2.3.2　施工安全管理 11

2.3.3　防排水系统 12

1.2　国内外研究现状总述及发展趋势

1.2.1　国内研究状况 

我国隧道开挖施工过程中安全研究，也是随着我国隧道的大量兴建引起的诸多施工变形问题而受到重视的。

1.2.1.1　隧道安全的研究历程

我国真正意义上对与隧道安全控制的研究始于上世纪80年代，当时的研究基本遵循从围岩变形角度分析隧道的安全。刘竹华等分析研究了地下工程围岩变形量测的重要性及其初步应用情况(刘竹华等，1983)。王建宇对隧道围岩位移进行了反分析研究(王建宇，1986)。朱永全等分析研究施工变形与围岩稳定的相关关系，建立起隧道围岩稳定的位移判别标准(朱永全等，1997，2000，2001)。周德培等对土质隧道施工变形进行分析，并提出相应控制措施(周德培等，1998)。刘招伟等对浅埋大跨连拱隧道施工中变形的监测结果进行分析，并提出相应控制措施(刘招伟等，2003)。朱忠隆等引入智能控制学科思想与方法，采用模糊逻辑控制技术建立了施工变形智能模糊逻辑控制系统模型，并在地铁盾构法区间隧道工程中进行了初步实证研究(朱忠隆等，2005)。李新平等将地应力释放的等效节点力作为外荷载加载在开挖边界上，利用有限元软件Mare分别计算了软弱岩体和中硬岩体隧洞开挖在锚杆支护前后的位移和应力情况，通过对加锚前后岩体进行位移与应力分析，分析研究了锚杆加固对岩体隧洞开挖变形控制的影响(李新平，2006)。万明富等结合某公路隧道施工现场监测，对大跨度隧道开挖的围岩变形规律进行了探讨，揭示了大跨度隧道开挖后围岩失稳的原因，强调进行现场稳定性监测的必要性(万明富等，2006)王丙堤分析了高地应力软弱围岩大变形的控制，并通过具体施工应用，进行现场监控量测试验验证(王丙堤，2006)。申玉生等利用数理统计和曲线回归分析的方法对隧道(m类围岩)水平收敛位移的量测数据进行分析研究，建立了围岩变形控制基准(申玉生等，2006)。晏群等对四角田隧道围岩变形监测数据进行分析研究，提出了变形控制措施(晏群等，2006)。