基于远、近期合建的折多山公路隧道总体设计方案研究

为解决特长公路隧道升级改造困难问题，以折多山公路隧道项目为依托，创新性地提出远、近期合建的总体设计方案。通过交通量预测、工程造价、运营通风及逃生救援等方面综合比较，得出可实施的合建方案： 先期建设二级公路隧道主洞，设2段非贯通平导，后期直接将二级公路隧道作为高速公路隧道右洞，并贯通二级公路隧道平导作为高速公路隧道左洞。合建方案能有效节约工程造价，降低社会耗能。     

华蓥山隧道硫化氢气体检测及综合整治研究

华蓥山特长隧道洞身穿越区域性含油地层,残余油气藏的原油在热作用下产生具有较强毒性和臭鸡蛋气味的硫化氢气体,透过衬砌裂缝或渗漏水进入隧道,影响隧道内的卫生标准和洞内行车的舒适性.通过隧道内渗漏水中硫化物和挥发性物质成分的测定,得出渗漏水是带出硫化氢气体的重要通道之一;检测隧道内硫化氢气体浓度的分布,确定硫化氢气体涌出的主要段落.基于隧道内硫化氢气体的涌出通道,制订采用地下水封闭引排、裂缝封堵和加强隧道内运营通风相结合的综合治理措施.参照国内外其它行业有关硫化氢气体浓度控制标准,制订了隧道内硫化氢气体的卫生标准和舒适性标准,在无现行规范可循的情况下,具有一定的参考意义.     

砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D（隧道直径）~1.3D与0.9D~2.3D.      

设计阶段高尔寺特长公路隧道安全风险评估

高尔寺隧道位于国道318线康定县与雅江县交界处,为单洞双向行车特长高海拔越岭公路隧道,目前隧道工程风险评估处于起步阶段.文章遵循“公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南”的要求,同时参照了国内外其它行业隧道工程风险管理规范或规程,针对高尔寺隧道特点,采用了隧道分段风险评估流程、基于工程类比的检查表法风险辨识和专家调查法风险估测进行了隧道设计阶段的安全风险评估,分析了潜在的风险事件和风险等级,以及有效的风险控制.在无现行规范可循的情况下,进行了设计阶段隧道工程安全风险评估工作的实践,具有一定的参考意义.     

米仓山隧道深大竖井建井新法

为解决目前公路行业面临的大直径竖井建设缺乏相关规范支撑和竖井主要采用复合式衬砌及单行掘砌作业带来的工序复杂、建井速度慢、缺乏相应施工机械配套和安全性较差等难题，通过吸收煤矿深大竖井主流支护与掘砌技术，结合公路运营情况考虑送风井与排风井分设或通过中隔墙合设的布置方式，在公路行业现有支护与掘砌技术的基础上，对米仓山隧道通风竖井进行多方案研究，最终选定单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混合作业单井布置方案，并采用该方案安全快速地建成净直径9 m、深431.8 m的深大竖井。工程实践表明： 1)在同等通风面积下双井工程量要小于单井工程量，但由于其配套施工设备造价高，单井造价要低于双井造价； 2)单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混合作业方式在进度和施工安全等方面优于复合式衬砌及掘砌单行作业方式，可作为公路深大竖井建井新方法。研究结果可为今后深大竖井的修建提供技术支撑和为规范的修订积累经验。     

川藏公路高尔寺特长单洞隧道设计关键技术研究

拟建高尔寺隧道为国道318线改建项目的控制性工程,为单洞双向行车特长高海拔越岭公路隧道。目前已建成的类似工程样本少,现行公路隧道设计规范没有避难设施的相关标准;针对寒冷地区隧道防冻胀设计只对防排水提出了要求,没有衬砌保温设计的相关对策;施工规范也缺乏高寒地区施工组织设计的相关要求。文章基于高海拔季节性冻融冻胀、单洞双向行车特长公路隧道特征,通过论证选用了隧道技术标准、平纵线位和路面结构型式;在总结和分析国内外类似工程是否设置紧急逃生通道和结合运营通风方式的基础上,本隧道设计采用了车行平导,并对平导压入通风纵向分段数和横通道的连接方式进行了优化;制订了仰拱之下深埋中央排水管和衬砌外贴保温层的防冻保温措施;参考其它行业引入冬期施工的定义和要求,制订了高原施工供氧方案。     

非共面双裂隙层状岩石破坏特征及工程应用

为了研究层状岩石在预存裂隙作用下的破坏机理，基于颗粒离散元理论，构建能反映岩石各向异性特征的数值模型. 基于该模型，系统研究了含非共面双裂隙层状岩石在单轴压缩条件下裂纹的产生与演化规律，并揭示了双裂隙层状围岩中隧道开挖后岩体的破坏模式. 研究结果表明:存在预制裂隙的岩石，其抗压强度值小于相同条件下的完整岩石，但岩石强度与层理面倾斜角度的关系曲线仍呈U形分布；竖向加载时，试样的破坏形态同层理面倾斜角度（β）与预制裂隙倾斜角度（α）间相对大小有关. 当β < α时，岩石的破坏受预制裂隙控制；当β > α时，岩石的破坏可分为预制裂隙与层理面共同控制与层理面控制两类；隧道围岩的细观破坏模式也与β、α的相对大小有关，但破坏区域均集中在洞周两侧垂直于层理面的一定范围内.      

低瓦斯公路隧道横通道附近流场分析及优化

在公路隧道建设过程中,施工机械产生的废气以及从隧道围岩渗漏出来的有毒有害气体会对施工安全造成一定的影响。针对米仓山公路隧道巷道式通风系统横通道附近瓦斯不能及时排出的问题,通过CFD数值模拟对横通道附近空气流动和危险气体的扩散规律进行研究。结果表明： 沿横通道向掌子面方向的部分区域存在风速小于0.5 m/s的危险区域。为达到消除危险区域的目的,提出增大隧道进口风速、增大风管出口风速和增设射流风机3种方法对横通道附近流场进行优化。通过对比分析发现： 增设射流风机是消除危险区域最有效的措施,并且当在进风隧道横通道前方50 m处设置射流风机时,可使得整个隧道中不存在危险区域。     

基于弹性应变能的深埋硬岩隧道岩爆研究

隧道掘进引起的应力调整会导致围岩的弹性应变能分布发生改变,其中弹性应变能大幅跃升区域的围岩发生岩爆的可能性极高。依托米仓山特长隧道,采用三维数值模拟手段,基于弹性应变能理论研究了隧道掘进过程中弹性应变能的变化规律。研究结果表明： 在高地应力条件下隧道掘进会导致明显的卸荷作用,引起围岩应力的重分布,从而导致掌子面附近区域弹性应变能剧烈改变,其中掌子面及其前方7 m范围内围岩的弹性应变能呈现下降趋势,掌子面后方围岩弹性应变能呈现增加趋势; 拱顶部位弹性应变能增加幅度为3.56倍、边墙部位弹性应变能增加幅度为3.73倍、基底部位弹性应变能增加幅度为4.66倍,存在发生岩爆的可能。