隧道穩(wěn)定性評價與塌方預(yù)警

前言

　　至2008年底，我國公路隧道總數(shù)已達(dá)5426座，共319萬延米，相繼建成了全長5.4 千米的雁門關(guān)隧道，全長7千米的雪峰山隧道，全長18千米、長度位居世界第二的陜西秦嶺終南山隧道。隨著我國公路隧道新奧法施工技術(shù)的日益成熟，穿越復(fù)雜地質(zhì)條件隧道的相關(guān)設(shè)計(jì)理論和修筑工藝取得了一定的成果，但大量工程實(shí)踐表明，公路隧道的動態(tài)施工和管理水平遠(yuǎn)不能滿足要求，監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋滯后于隧道施工，而且技術(shù)人員對于監(jiān)測數(shù)據(jù)所反映的信息也不敏感，隧道受力和變形已經(jīng)出現(xiàn)異常卻未及時采取處置措施，致使出現(xiàn)較多隧道工程事故。　　針對隧道的安全問題，本書主要研究了隧道穩(wěn)定性評價方法和塌方預(yù)警方法。先從流變試驗(yàn)解決隧道圍巖的本構(gòu)模型和流變性態(tài)問題，據(jù)此采用黏彈性反分析方法確定隧道圍巖參數(shù)并實(shí)現(xiàn)隧道變形的動態(tài)反饋和預(yù)測，再結(jié)合監(jiān)控量測、時空效應(yīng)分析形成隧道穩(wěn)定性評價的一整套方法，確立穩(wěn)定性評價量化指標(biāo)。隧道塌方預(yù)警則是綜合模糊評價方法和監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，建立了隧道事前預(yù)警、事中預(yù)警的塌方動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。本書在第2章首先介紹了不同圍巖級別凝灰熔巖、花崗巖和板巖的流變特性試驗(yàn)，通過流變試驗(yàn)結(jié)果分析和模型辨識，掌握圍巖的變形特性和力學(xué)參數(shù)，獲得不同級別圍巖的流變規(guī)律、流變模型及流變參數(shù)。第3章基于流變試驗(yàn)?zāi)Ｐ停Y(jié)合黏彈性位移反分析著重探討了圍巖流變參數(shù)和動態(tài)反饋預(yù)測等問題。第4章分析和統(tǒng)計(jì)了大量隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)，初步確定不同級別、不同施工方法的圍巖變形和穩(wěn)定規(guī)律，其中重點(diǎn)研究了圍巖變形隨時間與空間的發(fā)展和穩(wěn)定規(guī)律，研究建立了隧道穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)。第5章采用安全評價和監(jiān)測報警的方法，建立隧道塌方動態(tài)預(yù)警體系，對施工前可能發(fā)生的隧道塌方事故進(jìn)行風(fēng)險源預(yù)測，對施工中有隧道塌方風(fēng)險的斷面實(shí)施動態(tài)跟蹤。

內(nèi)容概要

本書主要闡述了公路隧道的穩(wěn)定性評價和塌方預(yù)警的研究方法和研究成果。從流變試驗(yàn)、動態(tài)反演理論、時空效應(yīng)、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等角度重點(diǎn)探討了兩車道公路隧道穩(wěn)定性的評價方法和指標(biāo)，并基于安全評價方法和圍巖變形監(jiān)測建立了隧道塌方預(yù)警體系。    本書可供隧道工程施工、設(shè)汁和監(jiān)測技術(shù)人員使用，亦可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的研究生輔導(dǎo)教材和教師的教學(xué)參考用書。

書籍目錄

前言第1章　緒論  1．1公路隧道施工常見安全事故調(diào)查和存在的主要問題    1．1．1公路隧道施工常見安全事故調(diào)查和分析    1．1．2公路隧道施工存在的主要問題  1．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀    1．2．1隧道圍巖變形的時空效應(yīng)    1．2．2隧道變形穩(wěn)定性評價方法    1．2．3公路隧道穩(wěn)定性評價指標(biāo)    1．2．4公路隧道塌方預(yù)警方法    1．2．5公路隧道安全預(yù)警指標(biāo)    1．3研究內(nèi)容及解決的關(guān)鍵問題第2章　隧道圍巖流變特性的試驗(yàn)研究　2．1概述  2．2巖石的流變試驗(yàn)  　2．2．1圍巖分級    2．2．2流變試驗(yàn)的巖樣概況    2．2．3流變試驗(yàn)設(shè)備    2．2．4流變試驗(yàn)實(shí)施步驟    2．2．5巖石流變試驗(yàn)加載方案  2．3  Ⅱ級圍巖    2．3．1凝灰熔巖    2．3．2花崗巖  2．4  Ⅲ級圍巖    2．4．1凝灰熔巖    2．4．2板巖  2．5  Ⅳ級圍巖    2．5．1凝灰熔巖　……第3章　結(jié)合施工過程的黏彈性動態(tài)增量反演分析第4章　隧道穩(wěn)定性評價方法與評價指標(biāo)第5章　公路隧道塌方預(yù)警體系主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　山嶺隧道強(qiáng)調(diào)動態(tài)施工，即掌握隧道圍巖地質(zhì)條件、隧道施工對圍巖影響的動態(tài)變化過程。監(jiān)控量測是動態(tài)施工的基礎(chǔ)，通過監(jiān)測、地質(zhì)超前預(yù)報等手段及時跟蹤圍巖的變化信息，因此隧道動態(tài)施工受到監(jiān)控量測技術(shù)和質(zhì)量的限制。。目前監(jiān)控量測數(shù)據(jù)反饋給隧道施工和設(shè)計(jì)的及時性和有效性也有待于提高，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的反饋往往滯后于隧道施工，而隧道施工不參照監(jiān)測結(jié)果盲目的趕工期；對于監(jiān)測數(shù)據(jù)異常情況的處理，常因應(yīng)變能力不強(qiáng)致使隧道安全狀況進(jìn)一步惡化。最近一些隧道工程利用通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，將隧道設(shè)計(jì)、施工和量測信息集成在一個管理系統(tǒng)中，全面掌控隧道施工過程中的動態(tài)變化信息，實(shí)現(xiàn)了真正的“動態(tài)施工”管理。然而這種類似的動態(tài)施工管理體系未得到普遍的應(yīng)用?！　〗鉀Q隧道工程施工安全問題的方法還要從大量工程實(shí)踐中摸索和探求。結(jié)合實(shí)際工程，從動態(tài)施工的角度出發(fā)，掌握隧道施工全過程圍巖變形和受力情況、研究隧道穩(wěn)定性評價方法和評價指標(biāo)對隧道現(xiàn)場施工具有指導(dǎo)意義。長期以來，隧道圍巖穩(wěn)定性評價及其指標(biāo)的研究一直是地下工程研究者關(guān)注的重要課題，伴隨著高速公路隧道的發(fā)展，對復(fù)雜地層條件下圍巖變形穩(wěn)定性評價及其指標(biāo)的研究也成為一個新的課題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道工程開挖過程中由于圍巖變形過大或者失穩(wěn)引起的事故發(fā)生率一般占總事故發(fā)生率的50％還多。實(shí)踐也證明，許多公路隧道發(fā)生塌方、大變形等安全事故，其根本原因是圍巖的穩(wěn)定性不滿足要求，從而迫使施工中斷，并投入巨大的人力、物力來處理，既拖延工期又造成經(jīng)濟(jì)損失。隧道施工過程中塌方事故枚不勝舉，造成施工困難、機(jī)械損毀以至人員傷亡，后果十分嚴(yán)重。而有關(guān)塌方機(jī)理需要開展進(jìn)一步的研究，隧道施工中對塌方事故的預(yù)警和防治都比較困難。因此，對高速公路隧道的圍巖變形受力特征、穩(wěn)定性評價及塌方預(yù)警的研究，是一項(xiàng)非常緊迫、重要，并帶有學(xué)科前沿性質(zhì)的工作。

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