考虑分部开挖的超大跨度公路隧道围岩压力计算方法研究

为了提出一种新的超大跨度公路隧道围岩压力计算方法,基于邻近隧道施工力学理论,研究分部开挖各导洞围岩压力之间的影响关系,分析分部开挖法各导洞相互影响机制。通过选取3个地区5座典型单洞四车道公路隧道18个测试断面,采用现场测试的方法,获得III,IV,V级围岩上下台阶法施工和上台阶CD法施工的围岩压力测试数据,发现后导洞围岩压力受先导洞开挖影响而普遍较大的规律,提出采用导洞影响系数η定量化分析先导洞开挖对后导洞围岩压力的影响程度,进而修正隧规公式中的围岩压力增减率,提出考虑分部开挖法施工的超大跨度公路隧道围岩压力计算方法。结果表明：(1)邻近隧道周边应力的弹性解析结果表明平行(左右)隧道对周边应力影响比较显著,重叠(上下)隧道对周边应力影响较小,应重点考虑左右平行导洞开挖对围岩压力的相互影响;(2)导洞影响系数η整体以大于1为主,IV级围岩η平均值为1.12,V级围岩为1.28;(3)基于隧规提出修正后的围岩压力增减率i’=0.017(S-1);(4)与隧规相比,采用本文提出的围岩压力计算方法,IV级、V级围岩压力分别减少14.6%和2.4%,更接近实测值。     

软弱围岩隧道锁脚锚杆受力特性及其力学计算模型

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中应用非常广泛，为了研究其受力特性，以包茂线西康高速公路包家山特长公路隧道为依托，采用现场试验的方法，对典型断面锚杆轴向应力进行测试，结果表明：拱部锚杆受力较小，最大应力仅为锚杆极限应力的11.5%，作用不大；锁脚锚杆受力较大，最大应力达到锚杆极限应力的55.4%，作用很大；锁脚锚杆受长度和角度限制，不能发挥锚固作用。在分析其受力特性的基础上，采用结构力学和弹性地基梁的方法，建立了钢架和锁脚锚杆力学计算模型。应用该模型对隧道测试断面处的锁脚锚杆受力进行了分析计算，给出了锁脚锚杆弯矩分布图。根据弯矩推算锚杆应变值，并与实测值进行对比，结果表明：实测值和计算值规律一致，在距离孔口最近位置处锚杆应变最大，随着距离孔口距离增大，应变逐渐变小。     

隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构的影响研究

针对隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构产生影响,以哈尔滨绕城高速天恒山公路隧道工程为依托,采用现场实测和三维有限元数值模拟的方法,对横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性进行研究.研究结果表明:(1) 横通道施工导致交叉口附近一定范围内的主隧道衬砌产生变形和应力集中,其影响范围在交叉口锐角一侧为1.82D(D为主隧道洞跨),在交叉口钝角一侧为1.32D;(2) 衬砌变形以拱部下沉为主,在边墙部位产生外扩现象;(3) 横通道的开挖破坏了主隧道原有的成拱效应,使交叉口处的衬砌产生应力集中;(4) 随着横通道开挖深度的增加,主隧道衬砌结构的变形和应力逐渐减小,趋于稳定;(5) 交叉口两侧的主隧道衬砌结构强度安全系数均大于设计值2.0;(6) 交叉口锐角一侧的变形和应力集中程度大于钝角一侧,而安全系数小于钝角一侧.研究成果对类似工程的设计与施工具有借鉴作用.     

隧道冻害等级的划分

为了给隧道冻害防治提供基本依据,通过分析隧道冻害发生的条件,选取气候和地下水条件作为等级划分的主要因素.在划分气候的寒冷程度和地下水危害程度的基础上,采用综合评判的方法,对隧道冻害等级进行划分.结果表明,气候和地下水条件是影响隧道冻害程度的最主要因素;气候条件选取最冷月平均气温和冻结深度2个控制指标,将隧道所处地区的寒冷程度划分为5级;地下水条件选取赋存与补给形式和渗入隧道情况2个指标,将地下水的危害程度划分为5级;综合考虑气候和地下水条件对隧道冻害程度的影响,将隧道冻害等级划分为5级;全多年冻土隧道的气候条件虽然更加恶劣,但是隧道处于含冰围岩中,常年处于冻结状态,冻害现象并不严重,只是在隧道开挖过程中人为影响或暖季促使围岩融化,冻害等级可划分为Ⅱ级.     

“领跑型”公路隧道工程一流本科人才培养的理念与实践

针对我国交通强国建设对公路隧道专业人才培养"世界前列^①"的新要求,开展了公路隧道工程本科人才教育教学改革与实践,提出并施行了以培养"领跑型"一流本科人才为目标的工程教育理念与教学方法。构建并施行了"两阶段、三导师、四平台"的人才培养模式,形成了以实、新、强为特色的课程创新体系。通过创建与领先工程建设结合的隧道课程"五阶段教学法",搭建重大工程实践基地和现场虚拟感知示范平台,建立提升学生工程"领跑"意识和创新能力的保障体系,解决了公路隧道工程教育中人才培养如何适应"世界前列"、学生发展渴求、用人单位需求,以及工程教学的内容、方法、数字模拟、实习实践等滞后于日新月异的"世界前列"重大隧道工程等难题,解决了学生的工程创新意识弱等工程教育难题,所培养的一批批"领跑型"一流专业人才,正在国内外重大隧道工程建设中发挥着中坚骨干作用。