大跨悬索桥隧道锚设计及试验研究

研究目的:本文以油溪长江大桥主跨760 m悬索桥的隧道锚为例，分别采用理论计算、数值模拟及原位试验，对隧道锚的受力机理、破坏形态进行研究，并介绍试验方法及流程，详细分析试验结果，以期为设计优化提供依据。研究结论:(1)理论公式计算的隧道锚安全系数偏保守，主要原因是公式忽略了围岩和锚塞体相互作用的有利因素，且一般地勘报告提供的岩土参数也偏保守，与原位岩土试验参数有一定差距；(2)数值模拟也受围岩参数取值影响较大，与试验结果误差较大，但可作为前期设计参考；(3)根据缩尺模型试验，油溪长江大桥原设计40 m长锚塞体，峰值强度为18P,屈服强度为11P,比例极限强度为4P,富余较大，可适当缩减尺寸进行优化；(4)本研究成果可为大跨悬索桥隧道锚设计及试验提供借鉴和参考。     

纵向残余顶推力对盾构隧道纵向刚度影响试验研究

针对盾构隧道纵向刚度影响因素复杂、客观存在的纵向残余顶推力常被忽略等问题，以南昌地铁盾构隧道管片环为原型设计1∶10的缩尺模型，按环缝连接接头位置的不同，分2组开展纵向残余顶推力对隧道纵向刚度影响的试验研究，并结合工程实际分析影响盾构隧道纵向刚度的若干因素。结果表明：横向受力相同时，不同于刚度均匀简支梁反演得到的纵向挠曲变形，模型盾构隧道实测得到的纵向挠曲变形表现出明显的非线性特性；盾构隧道残余顶推力对其纵向刚度影响显著，刚度增长与纵向预压力增加呈现非线性关系；在相同纵向预压力作用下，角码布设在与水平线呈45°位置时，模型管片环之间可能发生的剪切位移量更大；盾构隧道残余顶推力、隧道挠曲变形阶段、环缝连接螺栓数量与形式、管片环缝端部构造等均对盾构隧道纵向刚度产生影响；隧道纵向挠曲变形主要由环缝张开及管片环之间的剪切滑移2部分导致，且管片环之间的剪切滑移具有随机性。     

创新成果推广项目——浅埋暗挖隧道和大跨度隧道群穿越建筑物施工技术

1主要技术性能结合土工离心模拟试验、数值模拟计算，研究软流塑地层隧道“大管棚＋小导管超前预注浆法”施工的地层移动规律和对应的地表沉降量，以及管棚法施工的设计参数、施工工法工艺等；研究采用“水平旋喷法”的可行性及对应的地表沉降规律，水平旋喷法的设计参数、施工方法、水平旋喷体的加固效果等；     

不同地质边界条件岩溶隧道涌水量预测及展望

研究目的：我国目前岩溶隧道涌水量有许多计算方法。虽然方法众多，但对隧道设计要求的正常涌水量及最大涌水量还不能完全满足，仍存在较大误差，有必要深入研究，寻求新的途径。研究方法：根据浅埋岩溶长隧道一南岭隧道涌水量及地表泉的长期观测资料，利用反演推导得出新的方法。研究结果：通过研究得出大泉流量预测法、隧道涌水曲线反演分析法（新均衡法），同时根据长期观测资料得出隧道影响半径（集水范围）、枯水期涌水量、枯水期单位长度富水量、降雨入渗系数等重要水文地质参数及不同季节隧道涌水量比值。研究结论：建议在水文地质参数和涌水量取值方面，转变设计、施工观念；岩溶隧道的修建应贯彻科学发展观进行全面评估。     

软岩隧道EPP混凝土受力特征及卸压效果分析

研究目的:软岩隧道在运营期间由于围岩蠕变导致隧道衬砌发生大变形及开裂，严重影响运营安全。在前期试验取得的EPP(聚丙烯)泡沫混凝土力学参数的基础上，开展软岩隧道EPP泡沫混凝土缓冲层受力特征及卸压效果分析，提出一种抵抗隧道围岩蠕变、减小衬砌变形的方法，为类似隧道工程设计提供参考。研究结论:(1)EPP泡沫混凝土作为软岩隧道缓冲层对衬砌受压有良好的改善效果；(2)以EPP泡沫颗粒含量为64%的混凝土作为缓冲层且厚度为0.8 m时，衬砌受到的压应力最小，衬砌处于全断面受压状态，且极限承载能力最高；(3)缓冲层的让压量是决定其卸压效果的直接原因，缓冲层EPP泡沫含量越高，厚度越大，让压量就越大，卸压效果最好；(4)EPP泡沫混凝土应用于土木工程领域铁路和公路工程方向软岩隧道初期支护与二衬之间缓冲层结构中，其应用前景广阔，为进一步改善EPP泡沫混凝土卸压性能及提升工程实用性，需对材料配合比及压缩特性开展优化研究。     

不同外形列车过隧道实车试验的比较分析

随着列车运行速度的提高，隧道空气动力学问题越来越突出。2005年5月在遂渝线进行了高速列车过隧道试验，对列车和隧道内空气压力变化、隧道内列车风和隧道口微气压波等参数进行了测试。结果表明：隧道内列车风风速与列车运行速度成线性关系，并且与车头和车尾的外形、列车长度、隧道截面面积及其长度等因素有很大关系；隧道壁面压力近似与列车运行速度的平方成正比；同等速度条件下，钝头型的25T提速客车引起的隧道壁面压力变化幅值比流线型动车组的大38．6％；由于双层集装箱列车较高且集装箱间的间距较大，致使同等速度下引起的隧道壁面压力变化最大；隧道入口的压力变化明显大于隧道出口的压力变化，在隧道口附近，三维效应非常明显，且每种车型均不同。因此，将列车和隧道耦合起来设计出合理的隧道和列车截面形状，是减小隧道空气动力学效应的有效途径。     

今后铁路隧道设计应重视的方面

研究目的：让今后隧道工程设计更好地适应铁路建设发展要求。 研究方法：采用科研、试验及广泛调研、专家咨询的方法，并借鉴和吸收国内外相关科研、优秀标准和已建工程的成功经验。 研究结果：结合《铁路隧道设计规范》（TB10003—2005），在隧道设计理念、洞口工程、隧道支护及衬砌结构、隧道防排水、隧道防灾及救援等方面与时俱进，得出了今后隧道设计应重视和完善的新内容。 研究结论：重视本文提出的几方面内容，遵循“以人为本、服务运输、系统优化、着眼发展、环境友好”的理念，将能设计出更多安全、可靠、经济、耐久的百年隧道工程。     

山岭隧道高压涌水的环境危害与治理

研究目的：根据山岭隧道施工期涌水产生的环境危害实例，从设计与施工技术上分析原因，研究防治涌水危害的施工技术，探索防止水土流失的山岭隧道建设思路。研究结论：研究得出隧道涌水是引起水土流失的主要工程因素；从现行隧道设计及施工技术上分析了防止水土流失的关键环节和难度；提出了超前地质探测与水文监测是制定治水方案的基础，超前预注浆减压，限量、限时排放的治水施工技术是隧道治水施工的关键技术之一；成果应用于某岩溶隧道的治水施工中，取得了一定的效果。     

某岩溶隧道涌水预报技术探索

研究目的：提高隧道涌水预报的可靠性和预报工作效率，减少盲目性，为现场施工地质超前预报寻找一种较为适宜的地质调查与分析的方法。 研究方法：在勘察设计资料基础上，通过对隧道穿越区域地面及洞内工程地质及水文地质的实地调查，对岩溶发育的规律及隧道涌水进行相关性研究。 研究结果：通过研究，得知深大断裂对深部岩溶洞穴与暗河发育具有控制作用，划分出了隧道穿越区内重点涌水区段；对重点涌水区段，选择与探测目的相适应的中短距离电法物探手段进行详细探测，并预测涌水规模；运用洞内地质编录信息对预报方案及相关技术参数进行修正，实现了预报体系的逐渐优化。 研究结论：深大断裂对岩溶的发育控制作用显著，大型充水溶洞的总体发育方向与断裂走向相同；中短距离的高精度电法物探手段对水的敏感性强于弹性波法物探手段，适宜进行重点涌水区段的详细探测；岩溶区隧道涌水预报工作宜采用多手段协同预报的方法，以提高预报的可靠性及工作效率；预报的过程是一个不断优化的过程。     

渝怀二线新白沙沱隧道瓦斯突出及工区判定

研究目的:渝怀铁路增建二线新白沙沱隧道四次穿过二叠系上统吴家坪组煤系地层，煤层层厚0.35～0.81 m不等，隧道设计和施工均需要确定瓦斯突出危险性及瓦斯工区类型。本文在调查、收集临近既有煤矿、铁路隧道煤层瓦斯资料的基础上，采用瓦斯压力梯度法计算并判定瓦斯突出危险性，采用绝对瓦斯涌出量公式计算并判定瓦斯工区类型，旨在为隧道结构设防、风险管理、施工组织等提供依据。研究结论:(1)新白沙沱隧道埋深位于瓦斯风化带以下，场区瓦斯压力梯度约为4.5×10^-3～5.1×10^-3 MPa/m;(2)隧道揭煤处开挖工作面瓦斯初始压力超过了0.74 MPa的临界值，为瓦斯突出危险工作面；(3)隧道穿煤系地层段绝对瓦斯涌出量约为2.0～2.2 m³/min,为高瓦斯工区；(4)本研究成果可作为瓦斯隧道设计和施工依据，研究方法可为临近矿井和既有铁路的瓦斯隧道工区及突出判定提供参考。     

临近既有线的隧道施工技术及增加预算费用分析

根据工程实例，介绍临近既有线隧道的新隧道工程概况，并以新隧道距离既有隧道较近的进口100m范围为例，详细说明其采取的施工方法、钻爆设计参数、进尺要求、对既有线的防护措施及监测分析；同时，对100m范围内的施工所增加的工程量、相关费用、成本指标与一般隧道施工进行了较为详细的分析比较。     

高烈度地震区铁路隧道震害特征与整治研究

研究目的:为明确震后隧道破坏特征，提出合理的高烈度地震区铁路隧道震害整治技术，依托兰新第二双线大梁隧道震后整治工程开展相关研究工作。现场调研探查大梁隧道震后灾害特征，根据物探、钻探情况及现场收集资料，综合评价震损破坏等级，针对隧道震害损坏情况提出针对性的整治技术措施，结合现场试验及实施情况，明确技术措施应用效果，为后续类似工程及隧道抗震设计提供借鉴。研究结论:(1)隧道震后出口段地表裂缝以拉张或挤压特征呈羽状展布，裂缝有明显错台现象；(2)隧道结构破坏受断层影响呈明显空间依赖性，特征效应突出，进口和出口段结构分别向右上方和左下方偏移，断层核心区结构错动、变形破坏严重；(3)地面裂缝可采用分层夯填水泥改良土和灌注砂浆结合的方法处理，针对Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅲ级及以下破坏段，分别提出“大刚度圆形衬砌+大预留变形量+减震消能层+节段设计”、“格栅钢架+C40模筑混凝土”和“裂缝封闭+基底注浆”的综合整治方案；(4)现场监测结果表明，隧道全段二衬位移稳定，初期支护和二次衬砌以非对称性受力为主要特点，但整体受力较小，证明了支护方案的有效性和合理性。     

广深港客运专线珠江狮子洋隧道有关设计问题的研究

研究目的：广深港客运专线珠江狮子洋隧道是我国迄今为止修建的第一座穿越大江、大河、技术标准最高的双线铁路隧道，但与之配套的给排水及消防系统设计到目前为止尚无专门的设计规范和标准，在参照现行相关设计规范、标准和国外类似工程设计理念的基础上，通过对越江铁路隧道给排水及消防系统有关设计问题的研究与探讨，确定主要设计参数，选择合理的设计方案，为今后类似工程提供借鉴。 研究结论：通过对广深港客运专线珠江狮子洋隧道有关设计问题的研究与探讨，越江铁路隧道的给排水及消防系统的设计，应综合各方因素考虑，按同时设置3个消防子系统设计（消火栓系统、水喷雾系统和灭火器系统），对非油类引起的火灾灭火推荐采用具有高效、节水、环保的水喷雾灭火系统，不推荐采用水喷淋灭火系统。隧道给水满足各用水系统对水量、水质、水压及用水安全的要求。隧道内排水设废水、雨水2个排水系统；在隧道的最低处设置废水泵房以排除消防废水、冲洗废水、结构渗漏水等；废水和雨水均排入附近水体。     

隧道仰拱组合结构的现场试验研究

在复杂地质条件下长大隧道施工过程中,为了控制隧道围岩的过大变形及加快隧道施工进度,需要将仰拱及时封闭.通过对仰拱采用钢筋混凝土预制板和干硬性混凝土组成的组合结构的现场试验研究,把仰拱上的荷载通过预制板间接传递给铺底干硬性混凝土,并充分利用干硬性混凝土强度增长快、受力后变形较小的特点,使仰拱组合结构在隧道掘进的两次出砟间隙时间内达到能通行汽车的要求.对组合结构承受不同荷载时钢筋混凝土板顶面的沉降变形及钢筋混凝土预制板和铺底混凝土之间的接触压力进行现场量测,并用有限元计算方法对试验结果进行分析验证.结果表明,由本文设计的隧道仰拱组合结构,能够增强隧道的施工安全和加快施工进度.     

关垭子隧道软弱围岩大变形机理分析

关垭子隧道穿越极高地应力状态软岩,施工过程中发生了大变形。在工程地质勘查、现场调研、岩石力学试验及监控量测的基础上,通过分析隧道变形特征,从隧道埋深、施工方法、围岩岩性、地应力及地下水等方面研究该隧道大变形的发生机理。研究结果表明:该隧道大变形以围岩塑性变形为主,膨胀变形影响较小,并对类似隧道的设计施工进行了展望。     

下穿铁路的承压引水隧洞设计

研究目的：白水江三级电站引水隧洞最大水头高度42m，下穿既有内昆铁路手扒岩隧道，距隧道边墙基底仅13．06m，引水隧洞在施工中易引起铁路隧道下沉及衬砌破坏，为保证既有隧道运营安全，需采用合理的施工方法和衬砌型式。 研究方法：利用3D-σ矿分析了引水隧洞对铁路隧道的影响，采用理论分析和ANSYS程序计算出衬砌内力，并分析爆破振动的影响。 研究结果：确定控制衬砌型式的荷载组合，并对正常使用状态的裂缝进行了控制。 研究结论：对于下穿铁路隧道的承压引水隧洞设计，首先要分析引水洞施工对铁路隧道的影响范围，合理地进行荷载组合，按基本组合进行承载能力极限状态检算，并采用标准组合进行正常使用极限状态的裂缝验算；对于承压引水隧洞，裂缝验算一般是配筋计算中的控制条件；引水隧洞的开挖引起铁路隧道周边的围岩变形位移小，内水压力是主要控制荷载，施工中应采用钢纤维喷射混凝土及时支护。     

湿喷混凝土的工艺研究及应用

通过铁路隧道湿式喷射混凝土在秦岭和东秦岭 2座特长隧道施工中的应用及对湿式喷射混凝土工艺的研究 ,许多技术参数是在室内经多次试验 ,再到现场实施 ,从材料的选用、配合比的设计 ,到混凝土的喷射 ,总结出一套较完整的经验。     

乌鞘岭隧道岩石试验成果研究浅析

岩石具有弹性、塑性、粘性、脆性、延性等，随着纵横路网建设和隧道施工技术的飞速发展，隧道隧洞长度日趋增加，长大隧道的设计和施工越来越需要模拟自然岩体应力状况下准确的物理力学试验参数及其他性能试验，乌鞘岭隧道在地质勘察的各个阶段和施工阶段有针对性采取了大量的试验研究工作，为隧道正常施工提供了准确的设计参数，本文就乌鞘岭隧道岩石试验研究进行浅析和说明．     

包西铁路郝家村隧道水平岩层坍塌整治技术探讨

基于包西铁路郝家村隧道区域工程概况及水文地质条件，对隧道水平岩层的地质特征及工程特性进行研究，初步分析围岩变形垮塌的演化机制和破坏机理；提出水平岩层坍塌的整治原则，探讨水平岩层坍塌隧道的开挖方法、支护措施和监控量测技术；指出水平岩层坍塌段施工的注意事项，为“安全、经济、优质、快速”施工提供有力的技术支撑。     

黄土地区高速铁路隧道设计

结合黄土的性质和高速铁路隧道的特点,论述高速铁路黄土隧道设计的要点及注意事项,并结合近年来国际国内大断面硐室施工的实际情况,总结出黄土隧道设计时初期支护、二次衬砌、预留沉落量的计算公式。其中有关的经验教训是多条铁路隧道设计和施工中的总结,希望能给今后高速铁路黄土隧道设计提供借鉴。