隧道初期支護安全性評價理論與方法研究

《隧道初期支護安全性評價理論與方法研究》是依託北京交通大學，由楊成永擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：隧道初期支護安全性評價理論與方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊成永
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

針對鐵路及公路隧道，建立通過實測位移進行隧道初期支護安全性評價的理論和方法。具體研究內容包括：通過資料調研和實際測量獲取重要基本隨機變數的統計數據；進行噴混凝土變形性能隨齡期增長的實驗，提出噴混凝土強度、剛度參數的時程曲線；考慮噴混凝土早期收縮、徐變及溫度對變形的影響，推導根據支護測量位移計算支護內力的公式；針對素噴混凝土和鋼架(格柵鋼架和型鋼鋼架)噴混凝土，提出在一定可靠性要求下隧道初期支護的目標位移值(拱頂下沉和水平收斂)的確定方法；編制由基本測量數據計算隧道目標位移值的電腦程式；研究結果實際套用於隧道工程的施工位移監控量測，驗證並完善所提方法。本項目研究的意義在於可使隧道初期支護安全性從定值評價發展為機率評價，更充分地利用位移量測數據，增強評價的客觀性，提高隧道信息化施工的技術水平。

結題摘要

完成了對隧道噴混凝土支護厚度、鋼筋保護層厚度、鋼筋力學性質、噴混凝土材料力學性質(抗壓強度、抗拉強度、彈性模量)及噴混凝土力學性質隨齡期變化等資料的收集，獲得了基本隨機變數的統計資料。完成了C20和C25兩種配合比噴混凝土的性質試驗。性質參數隨時間的變化涉及2天、5天、7天和16天齡期，測量參數包括抗壓強度、彈性模量、乾縮係數和徐變係數。根據試驗結果分析了早齡期噴射混凝土徐變特點，對GL2000模型進行了修正，得到了適合於噴射混凝土早齡期徐變度的預測模型。在前期素噴混凝土的基礎上，建立了格柵鋼架和型鋼鋼架噴混凝土支護的安全性評價方法。考慮的因素包括隧道內溫度變化、噴混凝土的收縮、噴混凝土的徐變。推導了根據初期支護的測量位移計算支護內力的公式。討論了噴混凝土水化熱對支護安全性的影響。噴混凝土水化熱對溫度場有明顯影響的深度為1m，影響的時間主要在噴層施做後5天，對噴層變形的影響主要在於軸向應變。採用C語言，編制了按直接Monte-Carlo法計算支護可靠指標的電腦程式。程式可考慮噴混凝土乾縮、徐變和溫度的影響。選擇北京捷運14號線右安門外站～北京南站區間及內蒙古錫烏鐵路工程扎爾斯台隧道進口，對隧道初期支護的拱頂下沉、拱腳收斂，以及隧道內空氣溫度和濕度進行了現場測量，獲得了測量數據，對建立的位移方法進行了驗證。根據本項目的研究成果已撰寫科研論文11篇，其中8篇已發表(5篇EI)，1篇已接收(工程力學，EI)，2篇已完稿。