連拱隧道成果及推廣

連拱隧道建設關鍵技術的研究連拱隧道建設關鍵技術的研究匯報主要內容三、依托工程效果一、項目概況及工作匯報二、項目內容及成果1、項目的背景和必要性新的隧道結構型式和相應的施工方法也不斷涌現，連拱隧道即是其中之一；優(yōu)點：線路平面、洞口位置等的選擇自由、便于接線、少占耕地，減少對自然景觀的破壞；斷面造型美觀。不利點：由于隧道跨度大，結構、施工工序復雜，不利因素多，加上可供類比的工程很少，設計和施工難度因而很大。在云南、四川、貴州、福建等省區(qū)，特別是在云南地區(qū)，由于受地形條件的限制，連拱隧道成為高速公路隧道的主體，其中剛竣工的元磨高速公路全線23座隧道中，連拱隧道數量有16座，占70%；在建的云南思小高速公路共15座隧道，連拱隧道有13座，占87%；云南省已建連拱隧道41座，在建連拱隧道45座，共86座；貴州境內已建成的連拱隧道有19座，在建的連拱隧道有6座；四川院已建成的連拱隧道有12座，在建的連拱隧道有16座。加之福建、浙江、江西等省區(qū)已建成的連拱隧道，我國已成為世界上連拱隧道修建最多的國家。2、擬解決的關鍵問題為什么修連拱隧道？適應性！如何設計連拱隧道？結構型式、荷載大小與分布、偏壓、計算方法、裂縫、防排水如何施工連拱隧道？施工方法、工序、相鄰影響、地質影響、監(jiān)測、信息化連拱隧道洞口穩(wěn)定？3、項目總體目標

針對連拱隧道襯砌結構設計、施工和中隔墻防水方面所存在的問題，建立一套系統(tǒng)完善的用于連拱隧道設計與施工的方法和成套工程技術，并形成相應的施工規(guī)程，為西部山區(qū)高速公路建設服務。4、項目研究的組織

同濟大學云南省公路規(guī)劃勘察設計院云南思小高速公路建設指揮部項目研究顧問：孫鈞倪亦元研究方案及重大技術問題咨詢指導項目技術攻關課題組項目第一負責人：李志厚項目第二負責人：朱合華項目第三負責人：吳華金項目第四負責人：和昆技術咨詢專家：重大技術問題咨詢指導典型裂縫、滲漏水病害調查與分析研究專題組組長：李志厚副組長：夏才初李國鋒袁勇

現場監(jiān)測與探查研究專題組組長：丁文其副組長：王玨雷華室內模型試驗研究專題組組長：陶履彬副組長：劉汝明沈明榮何之民設計方法研究專題組組長：李志厚副組長：楊林德和昆

理論與數值模擬分析研究專題組組長：朱合華副組長：丁文其蔡永昌房銳

動態(tài)反饋設計與信息化施工研究專題組組長：黃宏偉副組長：張從明張子新楊延

軟件研制專題組組長：李曉軍副組長：丁文其蔡永昌貴州院專題組組長：馬平均副組長：高世軍李志厚

四川院專題組組長：朱學雷副組長：李玉文朱合華

貴州交通規(guī)劃勘察設計研究院四川交通規(guī)劃勘察設計研究院5、項目力量投入研究人員投入5213418四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設計研究院711168貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院22224云南思小高速公路建設指揮部19181172838155同濟大學441369云南省公路規(guī)劃勘察設計院3323127314159175項目總體本科碩士博士博士后初級中級副高級正高級教授、博導院士總人數單位6、項目研研究提交交的成果果1、連拱隧隧道建設設關鍵技技術的研研究總報報告2、連拱隧隧道建設設關鍵技技術的研研究工作作報告3、連拱隧隧道建設設關鍵技技術的研研究綜合合文件4、典型裂裂縫、滲滲漏水病病害調查查與分析析研究專專題報告告5、現場監(jiān)監(jiān)測與探探查研究究專題報報告6、室內模模型試驗驗研究專專題報告告7、設計方方法研究究專題報報告8、動態(tài)反反饋設計計與信息息化施工工研究專專題報告告9、理論與與數值模模擬分析析研究專專題報告告10、軟件研研制專題題報告11、連拱隧隧道設計計準則與與方法12、連拱隧隧道設計計圖集13、連拱隧隧道施工工操作規(guī)規(guī)程14、連拱隧隧道施工工監(jiān)測數數據庫管管理系統(tǒng)統(tǒng)軟件15、連拱隧隧道施工工動態(tài)數數值模擬擬分析軟軟件16、連拱隧隧道施工工動態(tài)反反饋分析析軟件17、連拱隧隧道計算算機輔助助設計軟軟件18、邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分分析軟件件19、連拱隧隧道建設設網絡多多媒體演演示系統(tǒng)統(tǒng)軟件20、連拱隧隧道建設設關鍵技技術的研研究成果果論文集集6、項目研研究提交交的成果果7、主要論論文、專專著與專專利經過3年的研究究，本課課題取得得了豐碩碩的研究究成果。。SCI收錄EI收錄期刊論文會議論文碩博士論文其它共計2535656601連拱隧道道研究課課題的60篇論文，內內容涉及及裂縫調調查，現現場監(jiān)測測，室內內的模型型試驗研研究，設設計，施施工，數數值計算算，軟件件開發(fā)及及工程應應用等方方面，較較全面地地反映了了項目研研究成果果，其中中SCI收錄論文文3篇，EI收錄論文文6篇。論文：(1)CaiYongchang,ZhuHehua.AmeshlesslocalnaturalneighbourinterpolationmethodforstessanalysisofsolidsEngineeringAnalysiswithBoundaryElements,2003,28(6):607-613.(SCI，EI收錄)(2)CaiYongchang,ZhuHehua.DirectimpositionofessentialboundaryconditionandtreatmentofmaterialdiscontinuityinEFGmethod，Comput，Mech，2004,34(4):330-338.(SCI收錄)(3)WenqiDing,HeHuaZhu,XiaojunLi.StagedSimulationandBackAnalysisfortheConstructionoftheUndergroundStructure.Internationalconferenceoncomputationalmethods,ICCM2004,15-17Dec，2004,Singapore。(SCI，ISTP收錄)(4)蔡永昌、、朱合華華、夏才才初，流流形方法法覆蓋系系統(tǒng)自動動生成算算法，同同濟大學學學報，，2004.5，32（5）：585-590。（EI收錄）(7)李志厚、、劉庭金金、朱合合華，某某偏壓連連拱隧道道地質病病害地震震CT探測及病病害處理理，現代代隧道技技術，2003.8，40（4）：63-73。(5)徐凌、黃黃宏偉，，大風埡埡口巖石石公路隧隧道圍巖巖及初期期支護變變形與內內力研究究，巖石石力學與與工程學學報，2004.1，23（1）：44-52。（EI收錄）(6)劉庭金、、朱合華華、丁文文其，某某高速公公路隧道道二次襯襯砌安全全性分析析，巖石石力學與與工程學學報，2004.1，23（1）：75-78。（EI收錄）代表性論論文：專利：丁文其、、朱合華華、陶履履彬、楊楊林德等等，淺埋埋洞室的的開挖方方法，發(fā)發(fā)明專利利，申請請?zhí)枺?00410054222.8，2004.9；丁文其、、朱合華華、高世世軍、李李志厚、、李玉文文、蔡永永昌、王王曉形、、李志剛剛，一種種連拱隧隧道荷載載的確定定方法，，發(fā)明專專利，申申請?zhí)枺海?00510028632，申請日日期：2005.8.9；朱合華、、高世軍軍、李志志厚、馬馬平均、、李玉文文、丁文文其，連連拱隧道道（三層層直中墻墻），實實用新型型，申請請?zhí)枺?00520044198，申請日日期：2005.8.9；蔡永昌、、朱合華華、丁文文其、李李曉軍、、王曉形形、周健健暉，一一種有厚厚度的梁梁單元計計算方法法，發(fā)明明專利，，申請?zhí)柼枺?00510028631，2005.8.9。專著：李國鋒丁丁文其其李志志厚蘇蘇生瑞等等，特殊殊地質公公路隧道道動態(tài)設設計施工工技術，，北京：：人民交交通出版版社，2005.3本課題部部撥經費費人民幣幣500萬元，配配套經費費結合現現場監(jiān)測測工作90萬元，自自籌經費費50萬元，共共計投入入640萬。經費投入入二、項目研究究內容及及成果研究內容容：裂縫調查查：裂縫縫在隧道道軸向的的位置，，在橫剖剖面上的的部位，，裂縫的的傾角、、長度和和寬度，，裂縫的的展布形形態(tài)，裂裂縫的滲滲漏水情情況，探明連拱拱隧道裂裂縫及滲滲漏水等等分布規(guī)規(guī)律；結合連拱拱隧道裂裂縫調查查的結果果，對一一些具有有典型特特征的裂裂縫進行行數值模擬擬，以便進進一步揭揭示其產產生機理理，為合合理設計計與施工工奠定基基礎。1、連拱隧道道裂縫與中中墻滲漏水水等病害調調查及其產產生機理現場調查內內容和方法法調查內容：：主要有裂縫縫在隧道軸軸向的位置置，在橫剖剖面上的部部位，裂縫縫的傾角、、長度和寬寬度，裂縫縫的展布形形態(tài)，裂縫縫的滲漏水水情況；部分裂縫所所處部位的的混凝土強強度；裂縫較多或或裂縫形態(tài)態(tài)較復雜的的部位?，F場調查內內容和方法法調查方法：：用鋼卷尺量量測裂縫所所在的部位位，用羅盤盤或量角器器量測裂縫縫傾角，用用鋼卷尺量量測裂縫長長度，用裂裂縫計量測測裂縫寬度度，并記錄錄裂縫的形形態(tài)和滲漏漏水狀態(tài)；對裂縫所處處部位的混混凝土強度度有疑慮時時，進行回彈試驗；對裂縫較多多或裂縫形形態(tài)較復雜雜的部位進進行素描和用數數碼相機拍拍攝照片。裂縫調查記記錄表雙連拱隧道道裂縫調查查記錄表22貫穿裂縫表面裂縫深埋裂縫表面裂縫貫穿裂縫23連拱隧道中中的施工縫縫和變形縫縫施工時沒有有處理好的的施工縫，，在墻部主主要表現為為平行于隧隧道襯砌環(huán)環(huán)，大致垂垂直隧道縱縱軸線；在在拱部主要要表現為平平行于隧道道縱軸線，，其中部分分裂縫是由由于隧道結結構因素以以及設計中中的不足產產生的，是是比較典型型的施工質質量導致的的裂縫。拱部裂縫墻部裂縫24（3）隧道襯砌砌裂縫與滲滲漏水根據雙連拱拱隧道裂縫縫和滲漏水水的現場調調查資料，，由裂縫引引起的各種種不利后果果中，滲漏漏水占60％。水分子子的直徑約約0.3×106mm,可穿過任何何肉眼可見見的裂縫。。據試驗資資料，—個具有寬度度為0.12mm的裂縫，開開始每小時時漏水500mL，一年后每每小時漏水水只有4mL。另一個試試驗，裂縫縫寬0.25mm，開始漏水水量每小時時10000mL，一年后每每小時只有有10mL。說明裂縫縫除有自愈愈現象外，，還有自封封現象，即即0.1～0.2mm的裂縫雖然然不能完全全膠合，但但可逐漸自自封。據試試驗，當裂裂縫寬度超超過自愈范范圍后，裂裂纏漏水量量和裂縫寬寬度三次方方成比例。。襯砌裂縫的的自愈現象象裂縫及滲漏漏水調查成成果連拱隧道洞口段比洞身段嚴嚴重，中墻比邊墻嚴重；連拱隧道出出現結構性性破壞的裂裂縫并不多多，主要是是構造處理理不當的構造裂縫，或施工養(yǎng)養(yǎng)護原因產產生的溫差差裂縫，以以及施工縫、變形縫誘誘導的裂縫縫。通過對云南南、四川、、貴州、福福建等地在在建和已建建連拱隧道道的廣泛調調查系統(tǒng)總總結了連拱拱隧道的裂裂縫分布規(guī)規(guī)律。洞身裂縫中墻早期多多為整體直直中墻，存存在固有的的結構型式式缺陷，加加之施工縫縫位置設置置不當、施施工質量不不高，排水水通道不暢暢等，導致致早期修建的連拱拱隧道病害害較近期修修建的嚴重；絕大部分裂裂縫呈直線線狀和起伏伏直線狀，彎曲起伏伏和弧形僅僅占小部分分?？⒐ず髩w體滲水病害害裂縫及滲漏漏水調查成成果老蒼坡三號號隧道裂縫縫平面展開開圖裂縫及滲漏漏水調查成成果以老蒼坡三三號隧道為為例，隧道道裂縫總計計66條，其中中中墻(上、下行線線左側)55條，占裂縫縫總數的83.3%，隧道邊墻墻有11條裂縫，占占裂縫總數數的16.7%。裂縫及滲漏漏水調查成成果對元磨線、、思小線上上等11座連拱隧道道進行裂縫縫調查表明明：隧道裂縫總總長為1469.7米，隧道裂裂縫有529條。從裂縫縫所處的位位置看，有有212條裂縫位于于洞口處，，裂縫密度度為0.44條/米，洞身有有284條裂縫，裂裂縫密度為為0.20條/米，洞口裂裂縫密度是是洞身的兩兩倍多，洞洞口出現病病害比洞身身嚴重得多多。隧道裂縫有174條位于拱部，，占裂縫總數數的32.9%，350條位于墻部，，占裂縫總數數的66.2%，路面上有5條裂縫，占裂裂縫總數的0.9%。裂縫分布部位位圖裂縫及滲漏水水調查成果有17條裂縫平直，，基本呈一條條直線狀態(tài)；；有250條裂縫呈現出出起伏狀態(tài)，，裂縫總體上上呈一條直線線，僅在細部部有彎曲起伏伏，占88.0%；弧形裂縫有有11條，分叉裂縫縫有6條。裂縫寬度基本本上處于輕微微張開、張開開和寬張開三三種形式。裂裂縫寬度界于于0.20mm～0.50mm之間，處于輕輕微張開狀態(tài)態(tài)的裂縫有13條，占3.7%；裂縫寬度界界于0.50mm～2.50mm之間，處于張張開狀態(tài)的裂裂縫有306條，占87.9%；裂縫寬度大大于2.50mm，處于寬張開開狀態(tài)的裂縫縫有29條，占8.3%。裂縫形態(tài)分布布圖裂縫寬度分布布圖裂縫及滲漏水水調查成果所有隧道裂縫縫出現漏水現現象的有4處，隧道裂縫縫出現持續(xù)大大量涌水的有有8處，在分析漏漏水和涌水現現象時，認為為最近的降雨雨是外界條件件，裂縫與地地表水源構成成通路是出現現這種現象的的必要條件。。連拱隧道滴滴水的裂縫有有14條，占了4.4%。連拱隧道呈呈干燥狀態(tài)、、濕潤狀態(tài)和和滲水狀態(tài)的的裂縫分別有有128條、143條、22條，分別占40.1%、44.8%、6.9%。裂縫的滲漏水水情況圖連拱隧道典型型裂縫原因分分析從現場的調查查記錄看，隧隧道中存在的的裂縫主要有有以下幾種：：在施工中設置置的施工縫沒有對對齊而出現的的裂縫；施工質量不好好，混凝土澆搗不不實、模塊不不平，使得隧道襯砌表面面產生蜂窩磨磨面，從而出現滲滲漏點的裂縫縫；隧道襯砌結構構沉降不勻產產生的沉降縫縫，甚至出現了了錯位等引起起的裂縫。連拱隧道滲漏漏水原因分析析產生滲漏水的的原因主要有有：采用單層直中中墻的結構，，必須先施工工中墻，然后后過幾個月甚甚至一年才施施工拱部襯砌砌，這樣就使得二二次襯砌在中中墻頂處施工工縫更加明顯顯，從而使其存存在縫隙，容容易滲漏水；；由于中墻施工工空間狹窄，，再加上中墻墻頂澆筑的混混凝土密實度度較差，所以以在隧道中墻頂內容易易出現蜂窩，從而導致混混凝土自身防防水性能較差差；隧道中墻頂鋪鋪設的防水板板形同虛設，，很難保證其其完整性，所所以在中墻頂處防水水板不能起到到其應有的作作用；由于隧道中墻墻頂成V字型，所以中墻頂頂處容易匯集地下基巖巖裂隙水，從而導致中中墻頂處水較較為豐富。連拱隧道裂縫縫數值模擬仿真模擬采用用商業(yè)軟件ANSYS6.1，裂縫分析主主要針對隧道道的二襯，隧隧道初襯和圍圍巖簡化為結結構荷載，使用荷載結構構模型。裂縫模擬取取隧道中部30m一段進行三維維分析，材料料使用的是concrete材料，單元統(tǒng)統(tǒng)一采用solid65單元。整體網網格、二襯網網格如下：整體網格圖二襯網格圖連拱隧道裂縫縫數值模擬仿真模擬采用用商業(yè)軟件ANSYS6.1，仰拱網格、、中墻網格如如下：仰拱網格圖中墻網格圖連拱隧道裂縫縫數值模擬工況一下隧道道裂縫的仿真真模擬方案：：偏壓的模擬方方法，通過采用在在隧道襯砌上上施加不同的的荷載來模擬擬隧道襯砌所所受的偏壓條條件。在模擬擬中，把襯砌砌周邊分為10個部分，每個個部分施加均均勻的法向分分布荷載，通通過依次改變變各部分荷載載的大小，來來研究在各個個部位荷載變變化情況下裂裂縫出現的部部位和發(fā)展規(guī)規(guī)律。荷載P1P2P3P4P5所處部位大拱邊墻大拱拱肩大拱外拱頂大拱內拱頂大拱內拱荷載P6P7P8P9P10所處部位中墻頂小拱內拱頂小拱外拱頂小拱拱肩小拱邊墻荷載分布部位位連拱隧道裂縫縫數值模擬工況二下隧道道裂縫的仿真真模擬方案：：局部空洞（局局部荷載）模模擬方法，局部空洞作作用下隧道裂裂縫的仿真模模擬，主要是是針對大拱外外拱頂荷載（（P3荷載）、大拱拱內拱頂荷載載（P4荷載）以及小小拱外拱頂荷荷載（P8荷載）、小拱拱內拱頂荷載載（P7荷載）局部不不存在時候裂裂縫的產生和和發(fā)展情況，，找出對襯砌砌結構最不利利的結構受力力。荷載分布剖面面圖連拱隧道裂縫縫數值模擬工況三下隧道道裂縫的仿真真模擬方案：：局部不均勻沉沉降情況下裂裂縫的模擬方方法，隧道不均勻勻沉降的表現現形式是多種種多樣的，其其中最常見的的有以下形式式：（1）高低形沉降降曲線，即基基礎沉降一邊邊大、一邊小小。（2）盆形沉降曲曲線，即兩邊邊沉降小，中中間沉降大。。（3）馬鞍形沉降降曲線，即中中間沉降小，，兩邊沉降大大。針對這三種情情況的不均勻勻沉降，對隧隧道襯砌變形形壓力導致的的裂縫進行仿仿真模擬。。連拱隧道裂縫縫數值模擬對于偏壓隧道道裂縫產生的的仿真模擬得得到如下幾點點結論：當隧道承受偏壓壓，產生裂縫時時，隧道承受受的壓力的絕絕對值和偏壓壓值都比均勻壓力產生裂縫時的的壓力值小得多，約為5倍左右。當邊墻承受偏偏壓時，壓力大的一側側墻腳產生處產生裂裂縫。內拱荷載較大大時，中墻會會產生壓碎裂裂縫。當兩外側拱墻墻和邊拱的壓壓力較大并有有偏壓，而內內拱側和中墻墻頂部的壓力力較小并也有有偏壓時，壓壓力大的一側側的外邊墻腳腳處產生裂縫縫而且沿邊墻墻腳向上發(fā)展展并有壓碎，，壓力小的一一側的拱與中中墻交接處產產生裂縫而且且沿中墻向下下發(fā)展并有壓壓碎。連拱隧道裂縫縫數值模擬通過對隧道襯襯砌結構上存存在局部空洞洞時裂縫的仿仿真模擬，得得出以下結論論：當隧道襯砌結結構存在局部部空洞時，空空洞的部位對對隧道襯砌結結構裂縫的產產生影響很大大，當局部空空洞出現在拱頂附近時，將會在拱拱頂和中墻腰腰部產生裂縫，空洞偏離拱拱頂越遠，產產生裂縫就越越小，局部空空洞較?。ǔ叱叽缧∮谝r砌砌寬度），即即使在拱頂，，也不一定在在襯砌中產生生裂縫。當隧道襯砌結結構內拱頂存存在局部荷載載時，對隧道道是最不利的的，當隧道襯襯砌結構外拱拱頂存在局部部荷載時，在在中墻與拱交交接處以及拱拱頂部位產生生裂縫。連拱隧道裂縫縫數值模擬通過上述對隧隧道襯砌在不均勻沉降作作用下的裂縫縫的模擬過程我我們可以得出出：在高低形差異異沉降曲線情情況下，隧道道襯砌裂縫主要產生在不不均勻沉降處處，隨著差異沉沉降值的增大大，裂縫從差差異沉降點向向兩邊洞口發(fā)發(fā)展，邊墻裂裂縫還向拱部部（拱肩）發(fā)發(fā)展，仰拱處處裂縫隨著差差異沉降值的的增大貫穿襯襯砌。在盆形差異沉沉降曲線情況況下，隧道襯襯砌裂縫隨著著差異沉降值值的增大裂縫向洞口及及洞內方向發(fā)發(fā)展，向洞內發(fā)展展的主要是大大小拱邊墻以以及中墻底部部裂縫，發(fā)展展速度較快。。向洞口發(fā)展展的主要是仰仰拱處裂縫，，發(fā)展速度不不快。在馬鞍形差異異沉降曲線情情況下，隧道道襯砌的發(fā)展展情況同盆形差異沉沉降曲線情況況相反。2、現場監(jiān)測與與超前地質預預報研究內容：根據中華人民民共和國行業(yè)業(yè)標準：《公路隧道施工工技術規(guī)范》（JTJ042-94）施工圖設計計中有關監(jiān)測測項目的設計計，監(jiān)測內容容分為必測（一般性監(jiān)測測斷面）、選測（代表性監(jiān)測測斷面）和抽抽檢三種；在實踐中總結結連拱隧道監(jiān)監(jiān)控量測與單單洞監(jiān)控量測測的不同點；從總量控制和和分量控制兩兩個方面歸納中導超前地質預報研究?；谶B拱隧道道特點，針對對性地提出了了中導洞及邊坡坡監(jiān)控量測，，中墻鋼筋應應力、偏移量量量測等項目，給出出了不同圍巖巖級別下連拱拱隧道的監(jiān)測測預警值與判斷斷標準，以有效把握握連拱隧道的的邊坡、偏壓壓以及穩(wěn)定性性問題。連拱隧道代表表性監(jiān)測斷面面測點布置示示意圖代表性監(jiān)測斷斷面監(jiān)測預警值與與判斷標準連拱隧道圍巖巖穩(wěn)定性判據據

變位階段變位速度急劇變形緩慢變形基本穩(wěn)定收斂變位>1.0mm/d1.0~0.2mm/d<0.2mm/d單點變位>0.5mm/d0.5~0.1mm/d<0.1mm/d拱頂變位>1.0mm/d1.0~0.2mm/d<0.2mm/d連拱隧道初期期支護極限位位移控制值(m)圍巖級別埋深（m）≤50>50拱角水平相對收斂（一端中墻，一端圍巖）VI～V0.10～0.200.20～1.00IV0.05～0.150.10～0.40III0.015～0.050.04～0.20II－0.005～0.015拱頂相對下沉VI～V0.10～0.200.18～0.50IV0.08～0.120.10～0.40III0.05～0.100.06～0.20II－0.05～0.10多點位移計布布置示意圖地表出露部位位多點位移計—測點變形曲線線多點位移計布布置示意圖拱頂下沉觀測測與記錄拱頂沉降測點點布置拱頂沉降位移移曲線拱頂下沉觀測測與記錄邊坡測點位移移曲線邊坡測點布置置全站儀高精度度邊坡位移量量測邊坡位移量測測連拱隧道中墻墻現場監(jiān)測中墻是連拱隧隧道的傳力和和承力部位，，是維系結構構整體穩(wěn)定的的中樞，也是是連拱隧道防防排水的重點點設置部位，，是連拱隧道道中最為重要要的結構，當當然也是連拱拱隧道受力研研究之重點。。通過對中隔墻左右兩兩側受力主筋筋的受力量測（（或中隔墻混凝土土應變的量測），并并附以位移或或者裂縫監(jiān)測測，掌握兩側側受力大小及及拉、壓力的的分布情況，，判斷中隔墻墻是否受到偏偏壓，以及受受偏壓后的位位移、裂紋等等的發(fā)展情況況，從而能夠夠及時調整施施工方法和支支護方案，調調整掌子面間間錯動距離，，防止可能出出現的中隔墻墻傾斜、扭轉轉、裂縫等事事故。連拱隧道中墻現場場監(jiān)測連拱隧道常用的施施工方法有三導洞洞法、中導洞法以以及單洞施工法等等。這些施工方法法都會造成連拱隧隧道左右洞掌子面面的錯動距離（從從施工安全角度上上講，一般也要求求左右洞掌子面間間有一定距離，因因為若兩掌子面齊齊頭并進則會造成成毛洞開挖跨度過過大，達到30m左右），從而造成成了中隔墻的不對對稱受力，即偏壓壓。而且，很多傍傍山連拱隧道存在在圍巖本身造成的的偏壓，使襯砌結結構尤其是中隔墻墻承受著偏壓力。。連拱隧道中隔墻受受偏壓力示意圖鋼筋軸力與時間關關系曲線鋼筋測力計布設示示意圖監(jiān)控量測儀器布置置簡圖中隔墻鋼筋軸力量量測量測鋼筋受力圖處理后的測線頭現現場圖片監(jiān)控量測測線處理理示意圖監(jiān)控量測儀器布置置簡圖中隔墻混凝土應變變的量測中隔墻表面應變量量測圖片連拱隧道中墻現場場監(jiān)測針對偏壓情況采取取的相應措施：停止右洞掌子面的的掘進，通過只掘掘進左洞來縮短兩兩洞掌子面間距離離，直到兩掌子面面相距約30m；加強對中隔墻左左側（左洞尚未開開挖段）的反支撐撐力度，以用來減減弱和抵消中隔墻墻所受的偏壓力；；左洞的初期支護護及仰拱緊跟掌子子面，同時，在掘掘進中遵循“短進進尺、弱爆破”，，以減少對中隔墻墻的擾動。中導洞左側壁面與與中隔墻間支撐示示意圖中導洞超前地質預預報成果充分利用連拱隧道道中導洞先行施工工的有利條件，建建立了連拱隧道中導洞超前地質預預報流程與方法，為業(yè)主決策提供供了重要的依據，，保證了工期和施施工安全，節(jié)約了了工程造價，為實實現連拱隧道動態(tài)態(tài)反饋設計奠定了了基礎。中導洞超前地質預預報隧道地質展開開圖地質描述施工過程中進行詳細的地質描述與與分析，中導洞施工結束束后，即對隧道的的地質條件有了更更為深入的認識，，從而能夠準確地地進行超前地質預預報，并提出合理理的施工工序和施施工中應注意的問問題，對正洞的施施工具有重要的指指導作用；中導洞超前地質預預報成果中導洞超前地質預預報法可以糾正原設計中對于地質質條件不正確的認識或結結論，使設計建立在更更為可靠的基礎上上，保證施工的順順利進行和連拱隧隧道的安全；隧道結構面走向玫玫瑰花圖隧道開挖工作面地地質記錄表中導洞超前地質預預報成果5556隧道進口端邊坡（（a）和出口端邊坡（（b）赤平投影圖（上上半球投影）曼歇4號隧道結構面走向向玫瑰花圖每座連拱隧道中導導洞地質素描圖（（附照片1套），施工期的工工程地質報告；每座隧道圍巖支護護建議；每座隧道施工工序序建議；經過優(yōu)化后的新的的施工設計。中導洞超前地質預預報成果項目實施過程中提提交了下列可直接接應用的成果：RAMAC/GPR地質雷達施工揭露的地質情情況和監(jiān)測結果表表明，本課題進行行的超前地質預報報和提出的施工控控制建議是正確、、合理、有效的，，避免了施工過程程中因地質原因而而造成的各種事故故。中導洞超前地質預預報成果研究內容研究IV、V級圍巖（舊Ⅲ、Ⅱ類）地質條件下，，高速公路連拱隧隧道開挖的可行性性，分析掌握連拱拱隧道開挖時圍巖巖與結構的整體力力學性質，變形趨勢以及穩(wěn)定性特點。。與此同時，物理理模型所得的結果果可與后期的數值值模擬所得的結果果進行對比分析，，在一定程度上進進行相互驗證；連拱隧道荷載分布情況。3、室內模型試驗驗研究試驗要求整個試驗過程基本本上按連拱隧道分分階段施工的工況況進行。模擬開挖挖的步驟為：（1）先分段開挖中導導洞；（2）分段開挖左洞；；（3）分段開挖右洞。。在模型中埋設了土土壓力盒、微型沉沉降標等量測元件件，要求獲得連拱拱隧道模擬開挖過過程中，圍巖與結結構的基本工程力力學參數，并對所所得的參數進行分分析比較，給出連連拱隧道開挖可行行性與穩(wěn)定性的綜綜合評價。模型試驗要求總體方案相似條件設計幾何相似比設為100；容重相似比設為1；泊松比、應變、摩摩擦角相似比設為為1；強度、應力、粘聚聚力、彈性模量相相似比設為1。模型范圍及模型尺尺寸由兩種不同型式的的隧道截面，即直直墻圓拱和組合圓圓拱形式，試驗制制作了兩個模型箱箱，分別進行不同同截面的模型型式試驗。模型實驗方案設計計模型實驗方案設計計實際工程隧道截面面如圖:南島河隧道截面圖圖(直墻拱)麻地河隧道截面圖圖(組合圓拱)模型實驗方案設計計實際根據現場的地地址資料以及試驗驗確定的相似比例例，確定模型采用用1.6m×1.2m×0.4m的模型箱，具體截截取范圍如圖:南島河模型截取范范圍(單位：m)麻地河模型截取范范圍(單位:m)材料設計之一巖體材料的設計，，根據地質勘察資資料以及以往的試試驗經驗，本次試試驗模擬V、IV級圍巖。模型介質質材料選定為：清清潔河砂，重晶石石粉，水，相互以以一定的配比攪拌拌均勻。模型實驗方案設計計材料設計之二巖體結構層面材料料的設計，試驗采采用水平巖層的巖巖體結構型式，模模型中的水平巖層層，采用分層澆筑筑的方式，每2cm為一層，層與層之之間撒上少量紅粉粉砂以及石膏粉，，用來模擬層理結結構。模型實驗方案設計計巖層模擬擬材料設計計之三襯砌結構構材料的的設計，，根據相相似原理理選用A3鋼材厚度度為0.3mm的馬口鐵鐵制作而而成；中中墻結構構采用LY12鋁材，按按其剛度度的大小小簡化成成工字型型，鋁材材的厚度度為4mm。模型實驗驗方案設設計襯砌結構構實體模模型中墻實體體模型開挖方式式以及開開挖方案案設計襯砌開挖挖方式，，試驗采采用人工工開挖的的方式，，開挖工工具為預預制的不不同口徑徑金屬套套管三根根，邊開開挖邊出出土。開挖方案案設計，，根據隧隧道開挖挖的習慣慣做法，，本次模模型試驗驗的開挖挖總體方方案如下下：中導導洞開挖挖，每5cm為一個推推進尺度度；中導導洞開挖挖完成貫貫通后，，插入預預制的中中墻；左左右洞室室開挖。。洞室開開挖時，，左右交交叉每5cm為一個推推進尺度度，直至至隧道全全線貫通通。開挖方式式及開挖挖方案中導洞開開挖開挖方式式及開挖挖方案中導洞開開挖插入中隔隔墻開挖方式式及開挖挖方案插入中隔隔墻洞室開挖挖開挖方式式及開挖挖方案洞室開挖挖隧道全貫貫通開挖方式式及開挖挖方案隧道全貫貫通襯砌結構構插入完完成開挖方式式及開挖挖方案襯砌結構構插入完完成利用卸載載與加載載實現偏偏壓，儀儀器的布布設大致致如圖量測儀器器及其布布設總體布置置百分表的的布設量測儀器器及其布布設測量側向向位移的的百分表表(細桿為模模擬抗滑滑樁)模型箱內內部量測儀器器及其布布設模型箱內內部(抗滑樁已已拔去)量測儀器器量測儀器器及其布布設土壓力盒盒五個百分分表YE2539高速靜態(tài)態(tài)應變儀儀數碼相機機拍攝技技術分析析位移用數碼相相機拍攝攝開挖面面正面圍圍巖的變變形情況況。后期期處理時時利用同同濟大學學地下建建筑與工工程系編編寫的geodog分析處理理程序，，利用象象素之間間的相關關性對照照片進行行對比分分析，以以期獲得得各照片片中點與與點的相相關情況況，從而而計算出出位移數數值。量測儀器器及其布布設數碼相機機以及燈燈光布置置數碼攝影影測量方方法的基基本原理理本次模型型試驗研研究采用用了同濟濟大學地地下建筑筑與工程程系李元元海博士士（導師師：朱合合華）研研究得出出的一種種新的圖圖象分析析技術：：BTIE法（由像像素塊的的追蹤算算法BlockTracking完成模型型試驗上上點的位位移計算算，借用用FEM常用的四四邊形等等參單元元IsoparametricElement的方法進進行應變變的計算算）。數碼攝影影測量方方法的基基本原理理模型試驗驗成果試驗結果果表明：：圍巖壓力力由洞壁壁向外其其壓力值值遞減是是普遍規(guī)規(guī)律，不不受有無無結構、、有無偏偏壓的影影響；直中墻結結構壓力力最大值值幾乎都都出現在在拱底，，這需要要在設計計中考慮慮仰拱的的加強，，在高級級別圍巖巖中更需需引起足足夠的重重視，這這也與裂裂縫調查查的結論論是一致致的。試驗模型型圍巖壓力力釋放率率分布圖圖壓力增量量分布示示意圖（（MPa）模型試驗驗成果81數碼相機機拍攝技技術分析析位移采用800萬象素Nikon數碼相機機，用于于拍攝開開挖面正正面圍巖巖的變形形情況。。后期處處理時利利用同濟濟大學地地下建筑筑與工程程系編寫寫的geodog分析處理理程序,利用象素素之間的的相關性性對照片片進行對對比分析析,以期獲得得各照片片中點與與點的相相關情況況,從而計算算出位移移數值。。數碼相機機以及燈燈光布置置建立數字照相相變形量量測BTIE法，并應用用于連拱拱隧道模模型試驗驗的研究究；拓寬寬了模型型試驗全全場細觀觀變形研研究的手手段。數字照相相變形量量測BTIE法BTIE法位移分分布云圖圖模型試驗驗成果拱頂位移移矢量圖圖模型試驗驗量測時時，不需需布置嵌嵌入式量量測標志志點或描描畫網格格，直接接用數碼碼相機拍拍攝照片片，然后后對照片序列列進行圖像像相關分分析，即即可得出模型試驗驗的位移場分分布；84拱頂最大大位移圍巖壓力力的分布布規(guī)律圍巖塑性性圈的分分布規(guī)律律8586數值仿真真計算結結果三維連續(xù)續(xù)介質快快速拉格格朗日分分析數值值模型隧道右洞洞室開挖挖至35米時塑性性區(qū)分布布圖隧道全線線貫通時時中心斷斷面（y=20m）第二主主應力等等直線圖圖87無偏壓情情況的塑塑性區(qū)分分布圖有偏壓情情況的塑塑性區(qū)分分布圖適應性研研究；連拱隧道道荷載模模式；連拱隧道道設計計計算方法法；設計圖集集、施工工規(guī)程總總結。4、連拱隧隧道設計計技術研研究連拱隧道道設計技技術研究究成果系統(tǒng)提出出并從適適用條件件、過渡渡方式、、過渡段段長度、、過渡段段線型4個方面比比較了連連拱隧道道的5種洞外接接線方式式。部頒定額額計算分分析結果果圍巖級別連拱隧道（萬元/延米）分離式隧道（萬元/延米）（“連拱”/“兩洞”）小凈距隧道（萬元/延米）V級13.7211.871.1615.23IV級11.7410.111.1613.15大保公路路七座隧隧道統(tǒng)計計分析結結果圍巖級別連拱隧道（萬元/延米）分離式隧道（萬元/延米）（“連拱”/“兩洞”）V級合同價8.407.691.09實施價9.1010.080.90IV級合同價7.385.031.47實施價9.388.261.13平均1.15連拱隧道道設計技技術研究究成果系統(tǒng)提出出并從適適用條件件、過渡渡方式、、過渡段段長度、、過渡段段線型4個方面比比較了連連拱隧道道的5種洞外接接線方式式。系統(tǒng)提出出并從適適用條件件、過渡渡方式、、過渡段段長度、、過渡段段線型4個方面比比較了連連拱隧道道的5種洞外接接線方式式。中墻結構構可分為為整體中中墻和三三層中墻墻。首次次提出了了三層直中中墻結構，建建立了課課題推薦薦的三層曲（（直）中中墻結構構的成套套設計與與施工方方法；較好地解解決了連拱隧隧道中墻墻的防排水等等問題，并完成了成套的的不同結構型式的的連拱隧道結構設設計、施工及防排排水技術；總結形成了連拱隧隧道設計準則、設計圖圖集與施工規(guī)程。中空直中墻中中空曲中墻連拱隧道設計技術術研究成果整體式中墻與三層層中墻的比較分析析(優(yōu)點一）連拱隧道的防排水水設計更加完善，，并且從結構本身身的施工工序方面面較好地保證了連拱隧道防排水水的施工質量，從從而完善解決了以以往連拱隧道普遍遍滲漏水的問題，，具體表現在防水水板在二次襯砌中中墻處延伸至隧道道邊墻底，且在二二次襯砌施工前一一次鋪設完畢，在在中墻處二次襯砌砌也延伸至邊墻基基底，且一次采用用模板臺車施工成成形，避免了在中中墻頂處最易積聚聚地下水處留有施施工縫的問題；連拱隧道設計技術術研究成果整體式中墻與三層層中墻的比較分析析(優(yōu)點二）三層中墻連拱隧道道的中間墻，只相相當于分離式隧道道初期支護，而不不像原連拱隧道中中墻為二次襯砌的的重要組成部分，，降低了對中間墻墻的施工精度和施施工平整度的要求求，使得在狹窄的的中導洞內施工更更容易達到中間墻墻的設計要求；連拱隧道設計技術術研究成果整體式中墻與三層層中墻的比較分析析(優(yōu)點三）三層中墻結構的中中墻頂回填密實度度更易保證，且頂頂部支撐范圍遠寬寬于整體直墻的連連拱隧道，使得在在隧道主洞尚未開開挖前，即隧道中中墻頂的圍巖在基基本未發(fā)生變形和和松弛的時候，三三層中墻的中間墻墻就給予了圍巖足足夠的支撐，從而而有效的控制了隧隧道中墻頂圍巖變變形及松動區(qū)的發(fā)發(fā)展；連拱隧道設計技術術研究成果整體式中墻與三層層中墻的比較分析析(優(yōu)點四）三層中墻結構在隧隧道的整個建設過過程中所反映的結結構穩(wěn)定性更好，，解決了隧道在建建設過程中由于中中墻位移所引起的的結構開裂等病害害問題。由于單層層中墻連拱隧道的的中墻在施工過程程中承受了頂部支支護的不平衡壓力力以及二襯所帶來來不平衡推力，容容易引發(fā)中墻的偏偏移和開裂；而三三層中墻結構的中中間墻只承受初期期支護的不平衡壓壓力，作用點集中中在中墻中部附近近，二次襯砌所傳傳遞的力有限。連拱隧道設計技術術研究成果整體式中墻與三層層中墻的比較分析析(缺點）三層中墻的總厚度度一般要大于單層層直中墻的結構型型式，這是因為中中墻的三層哪一層層都不能太薄，每每一層在施工過程程中和建成后都存存在力學體系的轉轉化，具有著不同同的作用，而單層層直中墻結構在施施工過程中和建成成后其作用基本未未發(fā)生變化；單層直中墻的抗彎彎剛度一般大于三三層直中墻的剛度度，就中墻的承載載能力而言，單層層直中墻的墻體的的承載力更好。連拱隧道設計技術術研究成果中墻四種防排水方方式整體中墻頂部處理理方式三層中墻頂部處理理方式連拱隧道設計技術術研究成果各種襯砌斷面型式式技術經濟比較表表斷面型式整體直中墻襯砌斷面中空直中墻襯砌斷面三層直中墻襯砌斷面整體曲中墻襯砌斷面中空曲中墻襯砌斷面三層曲中墻襯砌斷面中墻型式整體直中墻中空直中墻三層直中墻整體曲中墻中空曲中墻三層曲中墻中墻厚度(m)1.4～2.02.5～3.51.8~2.51.5~2.52.5～3.51.8~2.5中墻高度(m)4.0~5.04.0~5.04.0~5.03.5~4.53.5~4.53.5~4.5中墻排水型式中墻頂埋管中空部分作為排水通道中墻下部埋管中墻頂埋管中空部分作為排水通道中墻下部埋管防排水效果防排水效果較差防水效果一般，排水較好防排水效果較好防排水效果較差防水效果一般，排水較好防排水效果較好中墻施工中墻施工較容易，但中墻頂部防排水處理較復雜中墻施工較困難，但防排水處理相對簡單中墻分層施工較容易，防排水處理簡單中墻施工較困難，中墻頂部防排水處理較復雜中墻施工較困難，但防排水處理相對簡單中墻分層施工較容易，防排水處理簡單車道過渡隧道行車道偏移量較小，過渡相對容易隧道行車道偏移量較大，過渡較難隧道行車道偏移量較大，過渡較難隧道行車道偏移量較小，較直中墻大，過渡相對隧道行車道偏移量較大，過渡相對較難隧道行車道偏移量較大，過渡較難通過對依托工程監(jiān)監(jiān)測數據的系統(tǒng)分分析，結合模型試試驗成果以及經驗驗公式、理論分析析對圍巖壓力分布布的確定情況，基基于雙塌落拱假定首次建立了完整的的連拱隧道荷載模式式與確定方法。連拱隧道設計技術術研究成果連拱隧道塌落拱曲曲線示意圖連拱隧道設計技術術研究成果case1：不考慮中墻支護護作用，以整個連連拱隧道開挖寬度度作為毛洞跨度的的塌落拱曲線，為為最不利情形;case2：取連拱隧道半結結構計算的塌落拱拱曲線，為最有利利的理想情形;case3：連拱隧道假定壓力力拱曲線，與中墻頂部回填填的及時性以及密密實度等有關。連拱隧道設計技術術研究成果深埋連拱隧道荷載載分布圖中墻兩側水平圍巖巖壓力:隧道兩側水平圍巖巖壓力:連拱隧道頂部垂直直壓力及其中墻頂頂部壓力:梁元示意圖廣義梁元工程應用用建立了有厚度的廣義梁單單元和廣義桿單元方法法，較好解決襯砌砌結構特別是中墻墻與二襯接頭部位位的尺寸效應在設設計計算中的模擬擬問題，與荷載模式、荷載分分配比例一起形成了系統(tǒng)的連拱隧道設設計計算方法。連拱隧道設計技術術研究成果廣義梁單元研究廣義梁單元和廣義義桿單元利用高階階的有限元等參數數單元和廣義結點點有限單元法研制制了連拱隧道的結結構計算軟件，用用實體單元進行二二維桿、梁等線單單元的分析求解，，再按通常的桿、、梁單元理論將該該實體單元的應力力計算結果轉化為為工程常用的彎距距、軸力和剪力等等，保證了線單元元模擬的數值精度度，同時又克服了了常用的桿梁線單單元計算位置與實實際位置不相符合合從而帶來計算誤誤差和結構設計不不便等缺點，以便便于連拱隧道進一一步的設計和分析析。連拱隧道設計技技術研究成果廣義梁元定義廣義梁元是用兩兩條成對出現的的線段來定義的的，在本文中以以及同濟曙光圖形平臺中，將將這種成對出現現的線段稱為對對偶線，對偶線線可以是兩條直直線段、兩條圓圓弧或者一條直直線段和一條圓圓弧。連拱隧道設計技技術研究成果廣義梁元示意圖圖直接積分法求廣廣義梁單元的結結構內力。取廣廣義梁單元的一一個端面，線單元在整體坐坐標系下如圖所所示。其中為整整體坐標系，為為廣義梁單元的的局部坐標系，，為斷面的自然然坐標。連拱隧道設計技技術研究成果梁單元示意圖直接積分法計算算內力高斯積分法計算算內力連拱隧道設計技技術研究成果廣義梁元算例分分析梁元示意圖廣義梁元工程應應用建立了有厚度的廣義梁梁單元和廣義桿單元方方法，較好解決決襯砌結構特別別是中墻與二襯襯接頭部位的尺尺寸效應在設計計計算中的模擬擬問題，與荷載模式、荷載載分配比例一起形成了系統(tǒng)的連拱隧道道設計計算方法法。連拱隧道設計技技術研究成果研究內容：施工工法研究；；動態(tài)反饋設計與與信息化施工技技術研究；全套施工技術總總結。5、連拱隧道施工工技術研究中墻施工1、三導洞施工法法2、中導洞施工法法3、單洞施工法4、雙洞全斷面平平行施工法連拱隧道施工技技術研究成果連拱隧道施工方方法主要有以下下四種：連拱隧道典型施施工方法三導洞工法可分分為“中導洞－－雙側導洞法””和“中導洞－－雙下導洞法””連拱隧道施工技技術研究成果三導洞工法（1）中導洞－雙側側導洞工法中導洞－雙側導導洞工法施工順順序（二襯小模模板）中導洞－雙側導導洞工法施工順順序（模板臺車車）連拱隧道典型施施工方法連拱隧道施工技技術研究成果三導洞工法（2）中導洞－雙下下導洞工法中導洞－雙下導導洞工法施工順順序連拱隧道典型施施工方法中導洞工法可分分為“中導洞—正洞臺階工法””、“中導洞－－全斷面工法””和“中導洞－－先拱后墻工法法”連拱隧道施工技技術研究成果中導洞工法（1）中導洞—正洞臺階工法中導洞－正洞臺臺階工法施工順順序連拱隧道典型施施工方法連拱隧道施工技技術研究成果中導洞工法（2）中導洞－全斷斷面工法中導洞－全斷面面工法工法施工工順序（3）中導洞－先拱拱后墻工法中導洞－先拱后后墻工法施工順順序連拱隧道典型施施工方法在連拱隧道施工工中，取消了中中導洞，而在隧隧道左（右）側側單洞開挖時，，留出中墻施工工的空間，在單單洞內澆筑中墻墻和襯砌結構，，然后再施工右右（左）洞，澆澆筑襯砌結構。。連拱隧道施工技技術研究成果單洞工法單洞施工法（三三層中墻）施工工工序單洞施工法（整整體中墻）施工工工序連拱隧道典型施施工方法在隧道施工中先先平行施工正洞洞，在兩洞之間間的中墻位置預預留巖柱，采用用錨桿加固中墻墻頂部圍巖，跳跳槽開挖巖柱，，澆筑中墻，施施工二次襯砌。。連拱隧道施工技技術研究成果雙洞平行工法雙洞平行施工法法工序中墻巖柱跳槽開開挖示意圖連拱隧道典型施施工方法應采取“因地制制宜，以防、排排為主”，“防防、排、截、堵堵”相結合的綜綜合治理措施，，形成完整的防防排水體系，達達到“排水通暢暢、防水可靠””的原則。連拱隧道施工技技術研究成果連拱隧道防排水水技術1、中墻防排水連拱隧道防排水水系統(tǒng)由多種防防排水設施組成成，其關鍵部位位是中墻。連拱隧道防排水水整體式曲中墻隧隧道防排水設計計連拱隧道施工技技術研究成果1、中墻防排水中空中墻防排水水連拱隧道防排水水中空中墻防排水水示意圖連拱隧道施工技技術研究成果1、中墻防排水三層中墻防排水水連拱隧道防排水水三層直中墻連拱拱隧道防排水系系統(tǒng)三層曲中墻連拱拱隧道防排水系系統(tǒng)連拱隧道施工技技術研究成果2、截排水措施（1）襯背排水（2）路基、路面排排水（3）洞外排水連拱隧道防排水水3、結構自防水（1）混凝土自防水水（2）裂縫控制（1）土工布的鋪設設（（2）防水板的鋪設設連拱隧道施工技技術研究成果4、材料外防水連拱隧道防排水水防水板無釘鋪設設示意工藝圖復復合型防水板板鋪示意工藝圖圖連拱隧道襯砌的的三縫即：施工工縫、沉降縫及及伸縮縫，這些些縫是隧道防水水的薄弱環(huán)節(jié)。。通常隧道襯砌砌本身不滲水，，而各種縫隙的的滲漏水出現的的幾率很高。連拱隧道施工技技術研究成果5、三縫防水連拱隧道防排水水止水帶安裝位置置示意圖隧道底板變形縫縫防水示意圖隧道邊墻、頂板板變形縫防水示示意圖洞口與明洞工程程超前支護中墻導洞的掘進進與初期支護中墻（關鍵））主洞的掘進與初初期支護二次襯砌特殊與不良地質質條件下的施工工超前地質預報與與監(jiān)控量測連拱隧道施工技技術研究成果連拱隧道施工要要點中墻頂回填與支支撐施作連拱隧道施工技技術研究成果連拱隧道施工組組織設計施工組織中監(jiān)控控量測導施工連拱隧道施工組組織隧道施工工藝框框圖系統(tǒng)建立動態(tài)反反饋設計系統(tǒng)與與信息化施工模模型；成立動態(tài)反饋設設計和信息化施施工決策組；及時、快速、超超前處理施工中中所發(fā)生的問題題和突發(fā)事故。。思小高速公路隧隧道動態(tài)反饋設設計與信息化施施工工作組織框框圖連拱隧道動態(tài)反反饋設計與信息化施工建立由建設、設設計、監(jiān)理、監(jiān)監(jiān)測、施工簽認認現場變更處理理卡制度；信息立即反饋到到施工單位,施工單位立即組組織人力物力進進行施工,遇有不良地段,危險情況發(fā)生,先組織搶險,后組織上報,避免事故的發(fā)生生；建立了成套動態(tài)態(tài)反饋設計與信信息化施工系統(tǒng)統(tǒng),保證依托工程施施工的順利進行行和圓滿完成,實現了經濟效益益與社會效益的的雙豐收。思小高速公路隧隧道動態(tài)反饋設設計與信息化施施工工作流程連拱隧道動態(tài)反反饋設計與信息化施工監(jiān)控量測的反饋饋過程示意圖隧道斷面監(jiān)測的的數據動態(tài)預測測研究連拱隧道動態(tài)反反饋設計與信息化施工基于現場監(jiān)控量量測數據的分析析，采用人工神神經網絡預測方方法、時間序列列的預報方法、、動態(tài)方程預測測等，利用先進進的計算機技術術，開發(fā)一套連連拱隧道信息化化施工的動態(tài)反反饋預報分析軟軟件，實現連拱拱隧道圍巖變形形預測，判斷隧隧道圍巖及圍護護結構本身的穩(wěn)穩(wěn)定性，遇到突突發(fā)情況時，可可及時采取對策策措施，以確保保隧道在施工階階段的安全與穩(wěn)穩(wěn)定。TOMP-V1.0軟件組織結構圖圖連拱隧道動動態(tài)反饋設設計與信息化施工工隧道斷面監(jiān)監(jiān)測預測系系統(tǒng)登錄界界面軟件主要功功能隧道斷面監(jiān)監(jiān)測的數據據動態(tài)預測測研究隧道斷面監(jiān)監(jiān)測及預測測軟件系統(tǒng)統(tǒng)采用VisualBasic語言為開發(fā)發(fā)平臺，以以VisualC和VisualFortran語言為輔助助開發(fā)工具具完成。隧道斷面監(jiān)監(jiān)測數據查查詢及預測測分析操作作主界面新建工程管管理界面工程概況查查詢界面連拱隧道動動態(tài)反饋設設計與信息化施工工動態(tài)預測分分析菜單軟件主要功功能隧道斷面監(jiān)監(jiān)測的數據據動態(tài)預測測研究神經網絡預預測方法參參數設置界界面時間序列預預測方法參參數設置界界面動態(tài)方程預預測方法參參數設置界界面連拱隧道動動態(tài)反饋設設計與信息化施工工在新建工程程文件并成成功導入數數據之后或或是成功打打開一工程程后，“動動態(tài)預測””菜單項將將被激活。。“動態(tài)預預測”菜單單界面如下下：動態(tài)預測隧道斷面監(jiān)監(jiān)測的數據據動態(tài)預測測研究動態(tài)預測提提示對話框框界面連拱隧道動動態(tài)反饋設設計與信息化施工工1、斷面定位位查詢動態(tài)預測隧道斷面監(jiān)監(jiān)測的數據據動態(tài)預測測研究斷面定位查查詢對話框框界面操作界面的的組成：界面左側為為查詢數據據的類型、、斷面樁位位號、測點點號、監(jiān)測測日期等；；界面右側為為查詢數據據的顯示區(qū)區(qū)域，上半半區(qū)為數據據表格，實實時顯示用用戶所查詢詢的數據列列表，包括括序號、樁樁號、測點點號、監(jiān)測測日期以及及各項數據據；下半區(qū)區(qū)為圖像顯顯示區(qū)，以以便實現顯顯示用戶所所查詢的某某項數據的的變化規(guī)律律。連拱隧道動動態(tài)反饋設設計與信息化施工工2、神經網絡絡預測動態(tài)預測隧道斷面監(jiān)監(jiān)測的數據據動態(tài)預測測研究神經網絡預預測結果對對話框神經網絡預預測方法參參數輸入對對話框連拱隧道動動態(tài)反饋設設計與信息化施工工3、時間序列列預測方法法動態(tài)預測隧道斷面監(jiān)監(jiān)測的數據據動態(tài)預測測研究時間序列預預測結果對對話框時間序列預預測方法參參數輸入對對話框連拱隧道動動態(tài)反饋設設計與信息化施工工4、動態(tài)方程預預測方法動態(tài)預測隧道斷面監(jiān)監(jiān)測的數據據動態(tài)預測測研究動態(tài)方程預預測結果對對話框動態(tài)方程預預測方法參參數輸入對對話框135連拱隧道施施工過程的的數值模擬擬方法對隧道施工工建立力學學分析方法法，模擬施工工過程的圍圍巖、初襯襯、錨桿等等支護系統(tǒng)統(tǒng)的承載情情況，確保保施工安全全。目前隧道數數值模擬主主要是進行行平面有限限元分析，，通過經驗驗及試算確確定開挖應應力釋放系系數，以考考慮實際存存在的三維維空間效應應，模擬動動態(tài)施工的的力學過程程。但是實實際上由于于地形、地地應力以及及隧道先后后開挖次序序、開挖步步長、速度度等因素都都會影響隧隧道圍巖和和支護結構構的承載狀狀態(tài)，因此此也進行了了三維數值值分析，對對隧道施工工過程進行行三維動態(tài)態(tài)有限元模模擬。6、理論與數數值模擬分分析136南島河隧道道K22＋260多點位移計計有效測點點布置圖動態(tài)有限元元反分析左洞接觸壓壓力圖（kPa）施工步3各測點增量量位移值測點位置預測值/mm實測值/mm誤差/％II-1-2.31-3.0632.5II-2-3.28-4.3231.8II-3-4.61-5.1511.7II-4-5.99-7.1218.8IV-2-15.16-14.92-1.6IV-3-18.51-18.570.3137地層—結構法二襯襯彎矩荷荷載—結構法二襯襯彎矩圖138三導洞法拱拱頂沉降隨隨施工步變變化圖降低圍巖參參數后采用用三導洞法法開挖屈服服區(qū)連拱隧道施施工動態(tài)數數值模擬139南島河直中中墻隧道實實測接觸壓壓力擬合圖圖140整澆直中墻整整澆澆曲中墻三三層曲中墻墻各中墻形式下下初襯——二襯接觸壓力力模擬值（2DFEM）141高階流形單元元模擬連拱隧隧道襯砌結構構的廣義結點點有限元法分析模型局部部放大有厚度線單元元示意圖142定義組合對偶偶線定義整體模型型定義初襯、接接觸和二襯(實體單元)全自動生成網網格143144拱的彎矩圖（（單位：kN.m）仰拱的剪力圖圖（單位：kN）主應力云圖145廣義結點有限限元的荷載——結構法146流形方法實體體元分析模型型用高階流形單單元模擬連拱拱隧道二襯147有限元法計算算得到的隧道道二襯彎距流形方法計算算得到的隧道道二襯彎距(1階覆蓋)用梁單元計算算得到的隧道道二襯彎距148（2）南島河隧道道三維施工模模擬簡況模型單元剖分分圖初襯和錨桿單單元剖分圖三維有限元網網格149555535摩擦角o220.1粘聚力C(MPa)25.025.078.020比重(kN)0.35泊松比2.8e42.8e42.1e5250彈性模量E(MPa)二襯初襯錨桿II類圍巖邊界條件和模模型參數模型圍巖為二二類圍巖，模模型的物理力力學參數按照照下表進行選選取。其中假假設隧洞圍巖巖和混凝土遵遵循線性Mohr-Column屈服準則；錨錨桿是線彈性性材料。150施工過程模擬擬本計算主要考考慮上臺階的的開挖，將施施工過程簡化化為如下表所所示的施工步步。k22+250k22+250k22+250k22+25020k22+222k22+248k22+230k22+24819……………….k22+216k22+206k22+2227k22+214k22+2186k22+212k22+2145k22+210k22+2084k22+200k22+2083開挖中導洞引起山體的變形2僅計算初始山體在重力作用下的變形1下行線二襯位置下行線掌子面位置上行線二襯位置上行線掌子面位置工況151斷面k22+220錨桿在第12開挖步時的應應力分布第18個開挖步初襯襯最大主應力力分布圖152結論和建議隧道所穿越地地區(qū)水文地質因素對于于隧道施工產產生不利影響響。巖體和支撐撐結構大部分分區(qū)域承受較較高壓應力，，同時施工過過程中部分區(qū)區(qū)域可能會突突然產生較大大的變形，應應該加強拱頂頂的沉降監(jiān)