高海拔地区隧道工程施工方案评价研究

分类号Ｕ４５５单位代码１０６１８密级公开学号３１２０４０３７感寺屋交違乂＃专业硕±学位论文高海拔地区隧道工程施工方案评价研究研究生姓名：祁攀导师姓名及职称：李红输巧巧巧清単高工申请专业学位类别工程硕±学位授予单位重庆交通大学论文提交円期２０１５年１０月３０日专业领域名称项目管理论文答辩Ｈ期２０巧年１１月巧日２０１５年１０月３０日 ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｅｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｎＨｉｈａｌｔｉｔｕｄｅｇＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉ行ｅｄｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＤｅｎａｎｇｐＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬＩＨｏｎｇｄｉＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏ化ｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ 附件二重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明，是本人在导师的指导下，：所呈交的学位论文独立进行研究工作所取得的成果，本论文不包含任何其他个人。除文中己经注明引用的内容外或集体己经发表或撰写过的作品成果，。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。：学位论文作者签名：日期年又月２日／重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可Ｗ将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务，同时本人保留（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等）在其他媒体发表论文的权利。以学位论文作者签名：冲聲指导教师签名：者句＾日期：日期：Ｗ／年２Ｊ！＾日年文日／ｇ若，尸本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。主Ｗ学位论文作者签名；片聲指导教师签备■日期：年月文曰曰期年月日７以／５／之 摘要工方法总结着手，本文从高海拔隧道建设现状和常用施，查阅相关文献资料探索施工方案研究手段，对高海拔隧道的施工理论进行概述，进而选择并介绍施工方案评价方法。最后，Ｗ国道２１４线共和至玉树高速公路上的姜路岭隧道为工－层次分析法进行价研程背景，对高海拔地区隧道工程的施工方案利用数值模拟，Ｗ期得到最适合高海拔地区隧道工程的施工方案究。本文主要从Ｗ下几方面展开：①广泛查阅相关资料，总结高海拔地区隧道工程的建设发展现状、施工方案研究方法和常用施工方案，最为高海拔地区隧道工程施工方案评价的理论支撑。工进行理论概述，②对高海拔隧道施，介绍了高海拔隧道基本概念和施工特征，并对其按冻±和地下水特征分类，分析隧道开挖的力学特征总结介绍高海拔地区隧道施工方案的施工工序和流程。工方案评价标准，③总结施，对施工方案评价方法进行选择及介绍包括数值－。模拟层次分析法的理论基础、操作流程和详细的评价步骤④介绍施工方案评价指标的选取原则并进行初步选取，运用数值分析方法对，不同施工方案建模，模拟施工过程并量化评价指标得出不同施工方案的指标量化数值。⑤利用案例对本文选择的施工方案评价方法进行演算，介绍姜路岭隧道的工－，程概况，利用数值模拟层次分析法对其进行施工方案评价得到高海、设计情况拔隧道ＩＶ级围岩最佳施工方案方案。关键词：高海拔隧道；施工方案：数值模拟；层次分析Ｉ ＡＢＳＴＲＡＣＴＦｒｏｍｈｉｈａｌｔｉＵｌｄｅｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｋｕａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｍｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏｓｕｍｍａｒｉｚｅｃｏｎｓｕｌｔ化ｅｒｅｌｅｖａｎｔＩｈｅｒａｔｕｒｅｅｘｌｏｒｉｎｓ１：ｕｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，，，ｐｇｙｓｃｈｅｍｅｏｆｈｉｇｈａｌｔｉｔｕｄｅｔｕｎ打ｅｌＣＯ打ｓｔｒｕｃｔｉｏ打ｔｈｅｏｒｙａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｎｓｅｌｅｃｔａｎｄ，ｔｅｃｏｎｔｒｕｃｔｏｎｓｃｈｅｍｅｅｖａｕａｔｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｆｎａｌｌｎａｔｏｎａｌｈｗａ２１４ｉｎｒｏｄｕｃｓｉｌｉｉｙ，ｉｉｇｈｙｒｅｐｕｂｌｉｃａｎｔｏｙｕｓｈｕｈｉｇｈｗａｙｉａｎｇｒｏａｄａｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ呂ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅｔｕｎｎｅｌｏｆｊｈｉｈａｌｔｉｔｕｄｅｔｕｎｎｅｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｕｓｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｇ，ａｎａｌｔｉｃｈｉｅｒａｒｃｈｒｏｃｅｓｓａｈｒｉｃｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｏｒｄｅｒｔ：ｏｅｔ化ｅｍｏｓｔｓｕｉｔ；ａｂｌｅｆｏｒｈｉｈｙｙｐ（ｐ）ｐ，ｇｇａｌｔｉｔｕｄｅｔｕｎｎｅｌｅｎｉｎｅｅｒｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｆｒｏｍｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｇｙｇｓｅｖｅｒａｌａｓｐｅｃｔｓ：①Ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄａｃｃｅｓｓｔｏｒｅｌｅｖａｎｔｄａｔａ，ａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ化ｅｃｏｎｓ化ｕｃｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｉｎｈｉｇｈａｌｔｉＵｚｄｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｅｓｅｎｔｓｉＵｉａｔｉｏｎｒｅｗａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｇ，ｃｏｍｍｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏ打ｓｃｈｅｍｅｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｏｓｔｈｉｇｈａｌｔｉｔｕｄｅｓ化ｅｏｒｙｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｕ打ｎｅｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ呂ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．感Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈａｌｔｉｔｕｄｅｔｕｎｎｅｌｔｈｅｏｒｙｔｈｉｓａｅｒ，ｐｐｔｔｓｃｃｏｎｃｅｔｓａｔｔｕｔｓｔｒｕｃｔｏｎｃｈａｒａｃ１：ｅｒｓｔｃｓａｎｄｉｎｒｏｄｕｃｅｓｈｅｂａｉｐｎｄｈｉｇｈａｌｉｄｅｕｎｎｅｌＣＯ打ｉｉｉ，ａｃｃｏｒｄｉｎｔｏｌ；ｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｒｏｚｅｎｓｏｉｌａｎｄｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎａｌｓｉｓｏｆｇｇ，ｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａＵｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓｕｍｍａｒｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｈｉｈａｌｔｉｔｕｄｅ，ｙｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓａｎｄ化ｅｒｏｃｅｓｓｏｆＵｍｎｔｔ．ｅｌｃｏｎｓｒｕｃｉｏｎｓｃｈｅｍｅｐｐＳｕｍｍａｒｉｚｅｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｅｖａｌｕａｔｉｏ打ｓｔａｎｄａｒｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｎ感，ｃｏｎｓｉｔｔｒｕｃｔｏｎｓｃｈｅｍｅｓｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｃｌｕｄｉｎｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｇｔｏｔｈｅｂａｓｉｃ１：ｈｅｏｒｙｏｆａｎａｌｙｔｉｃｈｉｅｒａｒｃｈｙｐｒｏｃｅｓｓａｈｐ），ｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｄｅｔａｉｌｅｄ（ｓ化ｐｓｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．感Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘａｎｄａｒｅｌｉｍｉｎａｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｕｓｉｎｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｐｙ，ｇｇｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｎ化ｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃ巧ｓａｎｄｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｇｑｔｔｌｔｔｔｒｔｈｅｍｅｔｉｎｄｅｘｉ打ｄｅｘｕａ打ｉｆｉｃａｉｏ打ｖａｕｅｏｄｉｆｅｒｓ打ｃｏｎｓｕｃｉｏｎｓｃｓａｒｅｏｂａｉｎｅｄ．，ｑＵｓｅｃａｓｅｓｉ打ｔｈｉｓａｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆＣＯ打ｓｔｍｃｔｉｏ打ｓｃｈｅｍｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒ？ｐｐ，ｃａｌｃｕｌｕｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｉａｎｒｏａｄｔｉｍｎｅｌｅｎｉｎｅｅｒｉｎｓｕｒｖｅｄｅｓｉｎｂｕｓｉｎ打ｕｍｅｒｉｃａｌ，ｊｇｇｇｙ，ｇ，ｙｇｓｍｕａｔｉｏｎａｎａｔｉｃｈｉｅｒａｒｃｈｒｏｃｅｓｓａｈｆｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏ打ｓｃｈｅｍｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｅｔｉｌｌ，ｙｙｐ（ｐ），ｇｈｉｇｈｅｌｅｖａｔｉｏｎｌｅｖｅｌＩＶｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｔｕｎｎｅｌｂｅｓｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ．ＩＩ ｈａｌｔｉＵｌｄｅＵｍｎｅｌ化ｅｃｏｎｓｔｎｉｃｔｉｏｎｌａ打ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｈｉ；ｇ；ｐ；ａｎａｌｙｔｉｃｈｉｅｒａｒｃｈｙＭｌ 目录第一章绪论１．１１研究背景１１１．２研究现状１．１１２．高海拔隧道发展现状１．２．２国内研究现状２己１．２．３国外研究现状１．２４５．隧道施工方案研究现状１．３７研究方法和研究内容１．３．１７研究方法１．３２７．研究内容１．４研究技术路线８］５．本章小节９第二章高海拔隧道施工理论概述１１２１１．高海拔隧道特点１２．１．１基本概念１１２．１．２施工特征１１２．２高海拔隧道分区及分类１２２．２１１２．高海拔隧道分区２．２１．２高海拔隧道分类２２１４．３高海拔隧道施工力学特征２．４高海拔隧道施工方案介绍１４２４１中隔壁（ＣＤ）法１５．．２．４．２上下台阶法１６２．４．３留核必止上弧形导坑法１７２．４．４交叉中隋壁（ＣＲＤ）法１９２．４本章小节２０第Ｈ章施工方案评价方法及过程２１１１３．．施工方案评价标准２．２３施工方案评价方法选择２１１－２２３．２．数值模拟层次分析理论基础Ｉ －３．２２４．２数值模拟层次分析操作流程３．３施工方案评价步骤２６．２６３３．１建立层次分析模型３３．２２７．评价指标选取及数值模拟一２７３．３．３构造判断矩阵及致性检验３．３４２８．层次单排序计算权重３．３２９．５层次总排序计算权重３．４本章小节２９第四章施工方案评价指标数值模拟３１．４１评价指标选取３１．１４１．１指标选取原则３４．１．１施工方案指标选取３２４．２数值模型建立及计算３３４２．．１模型建立３３４．２．２模型计算３６４．３各指标数值模拟结果４１４．３．１中隔壁（ＣＤ）法结果分析４１４．３．２上下台阶法结果４３４．３．３留核必±上弧形导坑法结果分析４４４．ＣＲＤ４６．４４交叉中厢壁（）法结果分析．４７４４本章小结第五章案例分析４９５．１项目概况４９５．１．１工程地质概况４９１５１５．．２设计情况５．３施工方案评价５４ｔ３．１建立层次分析模型５４５５５．３．２构造判断矩阵５７．３．３层次单排序及相关计算５４５．３．层次总排序５９５４６０．本章小节６１第六章结论与展望致谢６３参考文献６５ＩＩ 第一章绪论第一章绪论１．１研究背景随着我国经济社会的不断发展，对交通的需求日益増大，我国公路、铁路等交通隧道建设规模也不断增加，大规模隧道建设为我国经济社会和交通运输事业的发展做出重要贡献，也成为我国实现中国梦的必要条件。青海、西藏和云南等高海拔地区的盘山公路已不能满足人们的需求，建设穿越大山的公路、铁路隧道尤为重要。高海拔地区的隧道大多地质条件复杂，分布区域广，建造规模大，，；近年来高海拔地区公路隧道数量増加长度也越来越长。比如，青海省在建的隧道近３０座，单向隧道总长超过８．２万米，仅２０１１年开工的共和至玉树高速公路就有９座隧道。其中鄂拉山隧道、姜路岭隧道修建在高原冻±地区，鄂拉山隧道左线长４７１０米，右线长４６５０米，海拔为４３００米；姜路岭２９２８４５４２８０隧道左线长巧米，右线长米，海拔为米。这两座隧道穿越了冻±、断层破碎带、富水地层、含冰地层等不良地质段，同时还要面临气候寒冷和缺氧等恶劣的自然条件，６，其高原冻止地质施工难度极大。同时今年月贯通通车的一省道３１２线多拉马科至杂多公路上的长拉山隧道海拔高达４４９３米，曾度排在在一Ｗ建公路隧道中的世界第。正是如此，所Ｗ对高海拔地区隧道施工方案的评价及选择显得极其重要。高海拔地区常年处于低温，、缺氧、甚至冻王的环境使其在建设过程中面临特别艰苦的环境，施工难度极高，同时对施工方案、施工工艺、施工流程、施工管理等方面提出更高要求，而目前对高海拔隧道施工方案的选择大多是边建边摸索，能借鉴的同类隧道依然比较少，因而对高海拔地区隧道施工方案的评价及选择具有重要意义。１．２研究现状１．２１．高海拔隧道发展现状我国对高海拔地区隧道的研究开始于上个世纪五十年代，近几十年来对于高海拔地区隧道工程的特点缺少足够的认识一一边摸索围岩变，都是边建设，很多１ 重庆交通大学硕±毕业论文形问题在隧道修建的时候就已经显现，投入运营后更是不断出现新的变形，因此有关部口组织相关科研、施工单位共同研究适合于爵海拔地区的施工方案，积累了大量资料，也取得了不少成果。据统计，我国目前已建成和在建的高海拔地区１１部分隧道如下表．，部分新建隧道海拔更离、长度更长，技术要求更高，地质情Ｗ况更复杂。表１．１部分已建和在建的高海拔地区隧道陵道名称长度（ｍ）海拔高度（ｍ）备注￣ＩＩＩ关角隧道４０１０３７００青藏铁路（通车）一羊八井号隧道３；３４５４２６４青藏铁路（通车）乌銷岭隧道２００５兰新铁路（通车）大阪山隧道１５３０＾宁张公路（通车）青沙山隧道更２３００５平阿高速公路（通车）石钱铁力买提隧道１８９７４０００独库公路玉希莫勒隧＾１００７独库公路蜡鸠山隧道４４２３Ｇ３１７线巧马公路（通车）＾８８２０Ｇ３１７线巧马公路鸭鸠山隧道（在建）＾雀儿山隧道７０３５＾Ｇ３１７线（在建）己朗山隧道７９４０＾Ｇ３１８线（在建）风火山隧道１３８８＾川藏铁路（通车）昆仑山隧道１６８６？川藏铁路（通车）德达隧道３５８０Ｇ３１８线川藏南线海竹段（通车）＾列衣隧道２１０７３０００Ｗ上Ｇ３１８线川藏南线海竹段（通车）波戈溪隧道２７４３３０００Ｗ上Ｇ３化线川藏南线海竹段（通车）￣拉纳山隧道３４５１３０００Ｗ上Ｇ３１８线川藏南线海竹段（通串广雪山梁隧道８３３０川黄公路（在建）花岩子隧道５７０３５１５四川省道３０３线（通车）鄂拉山隧道？４３００Ｗ上Ｇ２１４线青海共和至玉树（在建）石４６３日右？Ｑ９＾姜路岭隧道Ｔ４３８０Ｇ２Ｈ线青海共和至玉树（在建）。。。。石加９０雁口山隧道５４３３３Ｇ２１４线青海共和至玉树（通车）ｆ右３９４０通天河隧道Ｊ３５７４Ｇ２Ｈ线青海共和至玉树（在建）石ｊＵ巧？河卡山隧道２３１５３７００３９６０Ｇ２１４线青海共和至玉树（通车）２巧８４９０Ｇ３８－剪子湾山隧道１１线东海路海子山段（通车）４Ｇ－脱洛拉卡山隧道２７８０１５０３１８线东海路海子山段（在建）２ 第一章绪论１．２．２国内硏究现状我国现存高海拔地区的隧道只有数百座，主要在西北部，因为修建时期缺少先进的施工技术和合理的施工方案，使位于多年冻±地区的隧道不断出现冻害现象，更有甚者运行数年就报废了，。面对高海拔高寒冻王的恶劣环境较为成功的有昆仑山、风火山铁路隧道和大阪山、蜡捣山公路隧道，这些隧道的建成既丰富了高海拔地区隧道施工技术也提出并实践了众多施工方案。我国对于离海拔地区隧道工程相关问题的研究比较重视，也取得了不少成果。Ｗ杨成（２０１３）利用有限元软件对冻止隧道的开挖过程进行模拟，分析围岩稳定性并提出优化方案、围岩内部位；通过原位测试对冻±隧道开挖中的围岩温度移，得出中隔壁法更适合于冻、隧道净空变形、地表沉降、铺杆轴力等进行研究Ｗ±区开挖的结论。董玉辉（２０１１）Ｗ大扳山隧道为工程背景，对隧道施工中的防冻胀技术，、通风供氧技术、防排水措施、机械化施工等进行研究探索补充适宜于高海拔深冻±区修建高速铁路隧道的施工技术。Ｗ任文效（２０１４）Ｗ兰渝铁路新城子隧道为工程背景，对软岩大变形小净距隧道的围岩力学特征进行实测数据研究和施工方案优化评价，利用有限元分析软件（ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ）对施工过程实施有限元数值仿真计算，研究开挖的不同台阶长度和左右线掌子面不同距离时，综合现场实测数据进行支护受力模拟仿真和隧道变形Ｗ分析。李世俊（２０１２）对软弱围岩性状非对称公路隧道的众多施工方案进行优化，分析在不同施工方法下开展模型试验模拟围岩在非对称状态下内部受力变形的影响，Ｗ及采用有限元软件对上下台阶法和两种开挖顺序不同的ＣＤ法进行数值模拟。计算，得出软弱围岩性状非对称状态下公路隧道的较优施工方案，学者们对不同断面目前、不同围岩、单双拱形隧道的力学特征、高寒环境施工方法进行深入研究，得到多种可解决动态施工问题的施工方案，国内外也已进行类似工程的模型试验、数值模拟和现场试验对众多可供选择的施工方案进行优化评价，Ｗ期选择最适合工程实际情况的施工方法。Ｗ赵鹏辉等（２０１４）应用层次分析法从施工风险、工期造价、施工难度、地质适用性，探索综合效益最好的、城市规划等指标对盾构法和沉管法进行综合比较Ｗ。许靖宋吉荣（２０１３）Ｗ各施工方案的价格、技术、商务为长大踐道施工方案，，计算各指标指标建立层次灰色关联分析模型，利用白化曲线将非价格指标量化权重并选出最佳施工方案。Ｗ候瑞彬等（２０１４）总结大跨小净距偏压隧道的受力特点，建立其在Ｖ级围岩浅埋偏压环境下的数值模型，对不同施工工序的ＣＲＤ法和双侧壁导坑法施工方案Ｗ的围岩应力、位移和塑性区进行对比分析并优化施工方案。李升冉（２０１３）运用３ 重庆交通大学硕±毕业论文Ｆｌａｃ软件对隧道施工过程进行数值模拟，研究偏压条件下隧道施工对临近桥粧的变形方式、位移大小和围岩的应力场、位移场的分布规律；模拟隧道在Ｓ种不同施工过程中的地表沉降和桥粧变形值，并将数值模拟结果与桥粧监测数据进行对比，得到最有利隧道施工方案和支护方案。ＵＷＷ下文其、雷华等（２００５）对浅埋大跨度连拱隧道模拟上下台阶法和Ｈ导，工的有限元分析模型、洞法的施工过程建立动态施，通过对模拟结果地表沉降围岩稳定性、拱项沉降和中强应力的分析，从力学角度和施工工序对两种施工方Ｍ。胡雪罗（２０１４）Ｈ种施工方案案进行优化、张新星模拟了大跨度双连拱隧道、的开挖过程，得到并分析不同方案下的围岩应力、地表沉降中隔墙应力、拱腰和拱顶沉降指标值，综合施工工期、施工难易程度和工程投资等方面对比优化了大跨度双连拱隧道的施工方案。？Ｍ－赵玉肖（２０１３）利用ｉｄａｓＧｔｓ有限元分析软件对下穿既有客运专线城市，铁路双连拱隧道的不同施工方案进行模拟研究，建立有限元模型分析结构受力Ｗ和塑性区发展深度，比选施工方法和超前预支护方案。刘春晓（２０１１）采用Ｍｉｄａｓ＾Ｔｓ有限元分析软件对深埋单拱大跨拱结构的开挖进行模拟，对单岩柱法、单侧壁导坑法、ＣＲＤ四洞法、ＣＲＤ六洞法四种施工方案的地表沉降、洞室周边位移、，得出ＣＲＤ四洞法为最优方案塑性区产生范围等指标进行对比评价。Ｗ申灵君（２０１２）对软弱地层大断面隧道施工方案ＣＲＤ法和王台阶走步法的围岩变形和支护结构受力进行数值模拟计算，采用多种方法对施工方案进行优化比选，讨论ＣＲＤ法和Ｈ台阶韦步法的施工工序、工艺流程等，评价上述施工方案的Ｗ可行性和现场实施效果。粪建伍等（２００９）对鹤上大断面小净距隧道施工方案的优化运用数值模拟方法，分别模拟中隔壁法、上下台阶法、双侧壁导坑法的施工过程，建立动态有限元分析模型，对围岩稳定性、地表沉降、拱顶下沉、中间，综合施工力学岩柱应力等进行对比分析、施工工序和施工技术等因素选取中隔壁法施工。Ｕ＂蒋坤等（２０１２）建立离散元数值模型，对节理岩体中双向八车道小净距隧道施工方案进行优化。分别研究ＣＤ法、ＣＲＤ法、双侧壁导坑法施工方案下隧道围岩Ｗ１水平位移。等（２０４）、拱顶下沉、塑性区和中间岩柱水平位移的变化规律Ｔ改改对非等大断面小净距地铁隧道施工方案优化分析，将左线小断面盾构法、右线大断面ＣＲＤ法或双侧壁导坑法王种施工方案进行数值模拟和比选分析，结果表明采用先贯通大断面的ＣＲＤ法和后掘进小断面的盾构法施工方案对围岩扰动小，更易。于控制地表变形，降低成本和加快进度ｉｆｗ２０化ＡＣ数值分析软件对浅埋暗挖隧道的预留核屯、±法任建喜等（１１）运用和上下台阶法两种施工方案进行模拟，并用模型结果预测地表变形，建议超前小４ 第一章绪论导管和格栅钢架共同施工来控制地表沉降。一＂Ｗ鹏等（２０１２）对台阶法ＣＲＤ法等施工方法周、全断面法、侧壁导坑法、进、行数值仿真，分别从初衬内力围岩位移、围岩应力三个方面比较，综合经济效益选择台阶法施工２０１２）介绍了天恒山隧道施工的微台阶法、ＣＲＤ法。曲守财（和Ｈ台阶韦步开挖法，并将其应用实效进行比较。１２．３国．外硏究现状高海拔隧道的防冻胀等技术在国外发展很缓慢，日本发生漏水的铁路隧道占５６％，而其中产生冻害的比例为３４％。日本在２００６年统计发生冻害的隧道占２８．９％，Ｗ对通行造成严重的影响。国外的高海拔冻止隧道工程有５．３１千米的北穆亚隧道，６．７千米的贝加尔隧道、２．５千米的科达尔隧道等，北欧的挪威、日本北海道一和加拿大等地也建成了定数量的高海拔隧道，积累了部分经验，能为我国高海Ｗ拔地区隧道工程的施工方案选择提供相应的借鉴。１．．２４隧道施工方案硏究现状隧道施工方法有明挖法、暗挖法、盖趁法、沉井法和沉管法等。明挖法适用于地面构筑物少±质较稳定的浅埋隧道，矿山法；暗挖法包括矿山法和盾构法经过不断发展形成新奥法，其核也是采取喷错等方法充分利用围岩自身的稳定性进行初期支护，而后施作二次衬硕作为承载储备。盾构法是利用自动化与智能化的专用盾构机械进行隧道掘进的方法，具有施工安全、快速、对围岩扰动小、环保＾无噪音等优点，但盾构法造价相对较离，施工机械投入大，盾构机操作复杂需要Ｗ专业人员。具体的施工方法有全断面法、上下台阶法、Ｈ台阶毛步法，环形开挖留核也±法、ＣＤ法，ＣＲＤ法，上下导坑法，单双侧壁导坑法等。Ｗ从目前的研究来看，将上述几种常用施工方法的特点总结如下。表１．２常用施工方案特点开較Ｔ：三施工工艺适用条件优点缺点方法工序少，便于施工管一次成形理；，对围岩开挖面较大，围动？－ＩＩ全断按照隧道设计轮廓适用于ＩＩ＾开莫店票瑪誠夏看難面法线一次开挖成形级稳定性围岩詰贊ｆｔ若觀间大寬爲寺其，干扰小；有利于每个循环工作量采用机械，开挖速度较较大ｆｔ５ 重庆交通大学硕±毕业论文Ｉ上下部作业有时－Ｖ有适ｆｌ于ｍ利于开挖面稳定；抑ｈ半单肪而相品’围類岩条件不制酷幢变形；有较上打Ｆ贊待开段挖至一既定长度＃岩４扰就动次ｉ数ｉ增入＝允许或米用全大的工作空间和较快山厶ＫＦ＝ｌ问ｌ！ｒｔ开巧：ｔｅＯＣ半瞄因搭申Ｗ口性＾ｆ貧諸断面无法控制的施工速度；使用设备豐法面，上、下半断面？受到别惡不良Ｊ影责响；＾化ＴＭ尸化Ｔ广的围岩变形和简单、费用较低、工序向时并进化施工Ｔ速．＊度肝较全么ａ断ｃ咕＆开挖面稳定简单以正面法有所降低＿开挖过程分屯个开＞厶十／３ｆ？＾＾＾Ｈ二＊＾＾间，台一＊、施工大方便机械■、１＾＂１＊７１Ｐ＝心八壬口１１曲；７５１１了：＾．挖面，Ｗ刖后＾：ｉ个适用于开挖断Ｋ阶人走施…。１〇。２工，可多作业面平行随着台阶分块数－不问的位置相互错为１００１８０ｍ？｜，步法作业，■；当地质条件变化的增加其施工ＴＴｒ＝Ｉｒｖ＋ＴＴ４＾八ＶＩ７曰々巧口Ｊ刊了施丄丄炸巧巧／又巧双半词么胃Ｖ步台适应多种断面形式和降低岩Ｔｉ山护整体向刖删石阶法）不同跨度；化＾环形围开挖＊＾＾＾脱机、３而一比侧壁法的机械化程！！賈三＾ｆ；ＩＷ石受多資次扰动＾在上部断面（＾１弧形适用于般±，、的化古化Ｔ＊＝＞＊、留核、度相对＾局施工＾度曰Ｐ－化巧甘沪Ｋ巧叫已化＋曰古此化化也王较快；台阶长Ｓ可适度Ｊ挖ｆ苗譜２貫丢廣舍法半部两侧’再面大的（分加长，减少各台阶施工Ｊ护由邱巧山巾＋ｖｔ巧奠貫寬的干扰，增加掌子面稳定风险增大阶法）将断面分为左右不－拆除中隔壁作业＾－、，？Ｔ－－ＺｗＡ４ｉＯＴ．Ａ＾ｉｚｉｒ：ｗｉｆ丰ｍ工Ｔ■專的两大部分，５ｆｅ；§用ｆ及无工夺件复乎施开挖较小一侧并支偏压、深埋段能有效控制围岩的竖是完护，在靠近未开挖ｆｌ岩，＾；或地层向位移和拱项沉降确一Ｄ侧施作具有支撑较差和不稳定保围岩的稳定；Ｃ法引化恼作用的中隔壁，然围岩＾、地表沉起的地表沉降小于双方＾后再开挖并支护另陷耍求严格的侧壁导坑法。一侧，最后拆除中Ｘ程；＾各部开挖販护自上先开铃隧谱－侧的ｙｉｉｔｍｍＭＵＪＷ而下，’步步成环，及时拆除中幅壁作业Ｉｆ若干部分，施作部适用于ＩＶ、Ｖ晋心二，置，４记立＇．Ｔ分Ｔ＾中ｍ隔＾齡Ａ麵级ｊｉｃ偏ｍ压ｊＴ難短旭，中ｆ隔铜壁盛能化巧有效饼的阻化王丄王丄作化面阻耶缩小Ｊ，－义义？ｉ＾＾１歧护结构和收敛变不宜采用大型机諸票某覃苗是－告己記知壁法横薩施工；然后位移均较巧等方面优于其他方法。且临时施巧护法）誠認延罩認；競至减工序繁中隔壁２后开挖篇求諸是美表沉設降将品近加烹％：篇竖向造价Ｗ相Ｗ对真较局却Ａ久化余下部分，縁支，拆除中隔壁ｍ阻止围岩变形双侧在开挖断面两侧预围岩较松散破能较好的控制较差围断面分块多，施ＩＩＩＩ６ 第一章绪论工步骤繁琐壁导先开挖相对较小的碎或其他开挖岩条件下的变形量和，围ＩＩＩＩ坑法超前导洞，开挖支方法无法达到地表沉降，能确保掌子岩扰动大；开挖护完成后，再分步对围岩变形要面的稳定和控制隧道面较小，无法使开挖其余部分，分求时，；多用于周边的松弛范围用大型机械各步支护封闭成环并对地表沉降耍工序间相互干拆除临时支护求严格的工程扰，，施工速度慢和不良地质段造价高。ＩＩ１．３研究方法内容１．义１研究方法－考虑高海拔地区隧道施工的复杂性，本文拟采用数值模拟层次分析法进行综合研究。：对海拔高①理论分析、气溫低、缺氧等特殊条件下隧道施工进行理论分析。－（Ｍｉｄａｓ）②数值模拟层次分析评价：利用有限元软件迈达斯对不同施工方案建立数值模型量化评价指标，构造层次分析模型和判断矩阵评价不同施工方案，从而进行最优方案选择。２１４⑨收集案例资料：对国道线共和至玉树离速公路上的姜路岭隧道所处的地质条件、自然环境、气候特征进行调查分析，确定本文的案例。，，④总结规律：通过对实例工程进行施工方案评价并得到最佳的施工方案’可为同类隧道工程施工方案的选择提供参考和借鉴。１．义２研究内容－本文在国内外现有研究成果的基础上，采用数值模拟层次分析相结合的方法，主要对高海拔地区隧道工程的施工方案进行评价研究，主要研究点有Ｗ下几方面：①广泛查阅相关文献资料，了解目前高海拔地区隧道的建设状况、施工方法研究现状、施工方案研究手段和施工方案评价方法，为本文评价高海拔地区隧道工程施工方案提供支持。，包括高海拔隧道特点②对离海拔隧道进行理论概述、隧道分类、典型施工方案介绍等。⑤分析隧道施工的力学特征，总结施工方案评价标准，对施工方案评价方法－进行选择，介绍数值模拟层次分析法的理论基础和操作流程，展现施工方案评价７ 重庆交通大学硕±毕业论文的详细步骤。④总结层次分析法指标选取原则，利用有限元软件对不同施工方案建模，模拟计算并量化评价指标，得到不同施工方案的指标量化数值。⑤利用案例对本文选择的施工方案评价方法进行演算，交代姜路岭隧道的工－程概况，，、设计情况备选施工方案利用数值模拟层次分析法对其进行施工方案评价，得到各施工方案总评分及最优方案。１．４研究技术路线本文采用文献查阅、理论分析、有限元软件数值模拟、层次分析法对高海拔地区隧道工程施工方案进行评价。本文研究技术路线图如下：高海拔隧道建设现状施工方案研究方法ＩＩ，Ｉ？窗阅相关文献▼—＾高海拔隧道施工理论概述施工方案评价方法及过程Ｉ？ｔｔ＾＾评价标准理论基础操作流程评价步驟＇ｔ＾评价指标数值模拟Ｉ．ｉ＾指标选取模型建立计算模拟结果ｔ案例分析？结论与展望－图１１研究技术路线图８ 第一章绪论１．５本章小节本章作为全文开篇，，首先介绍了高海拔隧道施工方案评价及选择的迫切性对高海拔隧道的发展现状、国内外高海拔隧道研究、施工方案研究进行总结。其次，明确本文的研究方法为理论分析结合实际案例，并介绍了本文的研究内容：最后，给出了本文的研究技术路线。９ 重庆交通乂学硕女毕业论文１０ 第ＩＩ章高海拔隧道施工理论概述第二章高海拔隧道施工理论概述２１．高海拔隧道特点２．１．１基本概念，地形开阔高海拔指的是海拔商度大于巧００米，周边伴有明显陡坡，较完整，面积较大的地区。高海拔地区在世界上分布较很广，约为地球陆地面积的百分之２２１１四十五，其主要特征是地势相对于高差较低但海拔特别高。一、冻±是种多相复合体，主要由矿物颗粒、未冻水冰、气体等成分组成。２．１．２施工特征島海拔地区具有海拔高，从现有施工技术和、湿度低、氧气稀少等明显特征一般隧道的施工特性出发，将高海拔地区隧道的施工特征总结为：－４２①气候恶劣、冰冻期很长；如姜路岭隧道隧址区年平均气温．摄氏度，全７２７７ｃｍ年冰冻期长达个月，终年积雪，最大冻结深度为。②施工条件很差；由于海拔高、寒冷、缺氧等恶劣环境，施工人员多有高原反应，难Ｗ适应致使体能大幅下降、施工机械缺氧而效率降低接近４０％。高海拔地区的±石经过冻融后强度很低，沙石材料不能就地取材，需从低海拔地区运去，山上常年冰冻敲化循环使瞻道施工困难，工人的安全隐患增大，在隧道内部的施工降效幅度更为严重一③交通通讯困难隧址区般都人口稀少，，几乎没有通讯信号，；环境恶劣交通极不方便，人员和物资进出困难。④寒冷的气候对混凝±的施工质量有很大影响。⑤施工进度和施工安全性降低；１１ 重庆交通大学硕±毕业论文２．２高海拔隧道分区及分类２２．１．高海拔隧道分区高海拔地区隧道是从冻醜天数和冻结深度分区的，按照冻融与否和冻融深度将冻害分成轻、中、重Ｈ个等级：冰冻期大于９０天、年最大冻顧深度大于０．８米的属于捏度冻害；冰冻期大于９０天小于１８０天、年最大冻融深度大于１．８米的属１、２．５于中等冻害；冰冻期大于８０天年最大冻融深度大于米的多年冻±区属于ｆｗ－４重度病害；具体见下表。姜路岭隧道隧址区年平均气温．２摄氏度，全年冰冻期长达７个月，最大冻结深度为２７７畑１，从下表得出姜路岭隧道处于重度病害，在隧道施工过程中需考虑冻±的影响。表２．１高海拔地区隧道分区简表名称冻±类型冻结深度ｈ（ｍ）冻结曰期（ｄ）年平均气温ｔ帝厂ＩＩＩＩ轻度病害中季节冻生０．８《ｈ《１．８９０＜ｄ２．０＜例．０＜－中度病害深季节冻±１．８《ｈ《３．０９０《ｄ１８０２．０＜ｈ《２．０多年净±与－重度病害２．５《ｈ《４．０１８０＜ｄｔ＜２．０－＇三＾＾冻±２．２．２高海拔隧道分类高海拔地区隧道与常规隧道的主要区别除了自然条件恶劣，、施工难度大之外一个特点就是大部分含有冻±另。冻±主要由固态矿物颗粒、粘塑性冰包裹体、气态包裹体（空气、水混合）、液相水组成。按照冻±的冻结持续时间可Ｗ将冻±划分为瞬时冻±、多年冻±和季节性冻±按冻结条件又可Ｗ将冻止分为共生冻；（５０％）±；按含冰量可分为富冰练±含冰量超过、多冰冻、后生冻王、多生冻±±（含冰在２５％和５０％之间）、少冰冻±（含冰量低于５０％）；按软硬程度可分为坚Ｗ硬冻止和塑性冻王。①按冻±性质分类２－见图１。②按地下水来源分类根据高海拔地区隧道的地下水可能发生的冻害情况，可Ｗ将隧道划分成五个等级，如下表所示：１２ 第二章高海拔隧道施工理论概述中低温多年冻王中、浅埋深隧道＞Ｉ（７０－８０米埋深巧于）—？全年多年冻王隧道？岛状冻±浅埋越岭隧道！Ｉ！—？多年冻止区浅埋榜山隧道！５中低温多年冻王区深埋隧道Ｉ海、＾－）（埋深大于８０９０米——拔Ｉ地区中浅埋隧道？局部多年冻王隧道？岛状冻±分布！区隧—？穿越各类构造破碎带区隧道！道￣￣岛状冻±区中、深埋隧道＞１（埋深６０－７０米Ｗ下１）？非多年冻±隧道？零星分布岛状冻±隧道！！？春季冻王区各类隧道｜２－图ｔ冻±隧道分类表２．２高海拔地区隧道按地下水来源分类地下水赋存补给形式主要分布地区地下水渗入隧道情况冻害ＩＩＩ含卸冰Ｗ普背或暖季促使围岩融化轻围石隧道ｆ就低湿多年細貧結有少量滴水＂＂＂＂封闭或精闭开挖过程会出现渗涌含液态地下水围岩隧大片连续分布中，三现１岂，？，１司而＇、■象随时减少中ＡＷ■了■山了／正归々化丄厂道，地下水与区域地下低温多年冻±区消失水没有联系大片连续分布多开放的深层含水圃岩年冻±区，岛状开挖和隧道运营过程冻融止隧道，基本没有分布多年冻止都有地下水涌入，水重垂直补给区，中深季节冻量稳定且持续＾大片连续分布多开挖和隧道运营中都开放的垂軒水平混＇分布多年冻±涌水点鈴量大水温严重受安更区，中深季节冻低，全年涌水但波动±Ｅ性较大在各类冻±分布干燥围岩隧道区均有分布，特微基杯会出现渗漏别軒旱黄±兰ＩＩ叫１３ 重巧交通大学硕±毕业论文２．３高海拔隧道施工力学特征，因此需分析冻王施工时的力学持征高海拔地区隧道多受冻±病害影响，本文研究的是爆破法开挖时围岩受力变化。爆破时，冻王卸载、炸药爆炸升温对冻±特性影响较大，爆炸的冲击作用产生应力波使得围岩出现裂缝，因此降低冻±围岩的承载能力；开挖引起围岩应力重分配的持续时间较长、波及范围较广。①高海拔地区隧道的初始地应力主要受围岩自身重力、温度、围岩构造和周一围地质环境影响，此外，地下水活动和地壳运动对其也有定影响。②高寒冻±力学性质受围岩变化的影响。隧道开挖使得应力释放，围岩皮力降低，冻止冻结温度升高，岩止温度相对下降，冻止里相对温度较低的水分再次冻结，从而冻±强度得到提离。冻止里冰的含量降低，③爆破开挖引起围岩的温度变化，使掌子面周围进而导致冻±的胶结力和强度下降。如果爆破释放的相对高温气体和围岩产生热传递，一会进步影响隧道围岩的稳定性。④在施工过程中，隧道边墙、拱脚、墙脚等地方容易出现应力集中，如果围。岩稳定性差，承载能力弱，将容易发生整体下沉这些特征在后文数值模拟结果中的拱顶沉降中可反映。正是由于高寒冻±隧道的上述力学特点，因此对高海拔地区隧道施工方法选择应慎重，当对隧道开挖引起的围岩变形要求严格时，。在确保施工安全的条件下可采取交叉中隔壁法隧道施工引起的拱顶沉降要求严格时，；当对可考虑采用上下台阶法。交叉中隔壁法简称ＣＲＤ法，当隧道拱部围岩的稳定性差、断面跨度大时，可一工，采用此法将开挖断面分成六个部分分别施，将隧道变为小跨度开挖每小部分开挖完成都设临时支护封闲成环，通过众多临时支护的支撑可有效控制隧道开挖中的围岩变形。２．４高海拔隧道施工方案介绍根据已有的高海拔隧道施工经验，初步确定中隔壁（ＣＤ）法、上下台阶法、留核必±上弧形导坑法和交叉中隔壁法（ＣＲＤ）施工在高海拔地区是可行的，因此本文将对这四种施工方案的施工工序和流程进行如下介绍：１４ ．第二章高海拔隧道施工理论概述２．４．１中隔壁（ＣＤ）法①施工工序，它ＣＤ法适用于地面沉降要求严格、地层较差、岩体不稳定的隧道工程施工将断面分为导洞上、下断面四个部分开挖。具体的施工工序如、下断面和主洞上＇＇幽，图２－２中隔壁法施王示意图１及部分主洞拱部超前小导管预支护。）导洞２）导洞上半断面２开挖，导洞及部分主洞上半断面喷混凝王、安装工字钢架，挂钢筋网片。３面４，导洞及部分主洞下半断面、仰拱混凝±、安装工字）导洞下半断开挖。钢架，挂钢筋网片４）主洞拱部超前小导管预支护。７、，挂５）主洞上半断面开挖，导洞及主洞上半断面喷混凝±安装工字钢架钢筋网片。，挂６）９开挖，主洞下半断面、安装工字钢架主洞下半断面、仰拱喷混凝±钢筋网片。一一，７挖定长度后，拆除临时中隔壁斑筑衬仰拱混凝±、）上述四部分累计开铺设保温层。、模筑混凝±至设计厚度一二次８），采用模板台车全断面次性斑筑涛筑钢筋混凝±仰拱，敷设防水板衬烦混凝±。②施工流程畑法施工的工艺流程如下：１５ 重庆交通大学硕古毕业论文鮑了准备１／ｎ超前地质预报心心Ｉ导调上巧面超前支护ＶＩ主洞上断面超前支护ＩＩＹ＾２导涧上断面开巧７主洞上断面开巧ＩＩ＇ｋＨＩ导洞上断面支护Ｖ川主洞上断面支护ＩＩｎＬ＿ｙ４导洞下断面开巧９主洞下断面开挖ＩＩ±Ｖ导洞下断面、仰拱支护Ｘ主洞下断面、仰拱支护ＩＩ拆除临时支炉一—，模筑衬小仰拱灌注，模筑二衬下一循环施工图２－３中隔壁法施工流程图２．４．２上下台阶法①施工工序上下台阶法将断面分成上台阶、下台阶两个部分进行开挖，其中上台阶超前开挖一定距离后，上下台阶可同时并进。上下台阶法施工工序见下图．（扫描图）＃１％图２－４上下台阶法施工示意图１）超前支护；１６ 第二章高海拔隧道施王理论概述２）开挖上台阶Ｉ；３）施作初期支护①，先喷射混凝主、挂钢筋网片、巧错杆、安装工字钢架，然后喷射混凝±至设计厚度。４）跳槽开挖下台阶ＩＩ；５）施作相应的初期支护②，材料及顺序同①；６）待初期支护稳定后，整体模筑二次衬勸③。②施工流程施工巧备小超前地质预巧＞爆坡巧汗１上、下台阶测１防线ＩＩ可钻眼ＩＩ資－规＿＿…＿＿《，５小少定定ｉＩ上台阶钻跟下台阶巧眼处处ＩＩＳＩ＼」Ｉ５装药巧破％Ｉ馈通风Ｊ隹，省為初巧后出渣ＩＩ心４／小ＴｉＬ￣上台阶＾和瀑破效累评併下台阶检套和瀑破效果评价｜ＩＩＰＩＩ巧期支护监挖爱测’．心下一循巧施工图２－５上下台阶法施工流程图２．４．３留核心±上弧形导坑法①施工工序留核也±上弧形导坑法也叫环形开挖留核也±法，此法是首先将隧道上部断面开挖形成弧形导坑，再开挖中部核也±，最后开挖断面下半部两侧，每部分开１７ 重庆交通大学硕±毕业论文挖完成分别初期支护，最后及时封闭成环。留核必±法施工工序见下图：（扫描图）图２－６留核心±上弧形导坑法开挖示意图１）拱部采用超前支护。２）环形、ＩＩ、ＩＩＩ施作上断面初期支护①，即喷射混凝±、模开挖上断面Ｉ；筑混凝±（包括钢筋网片和错杆）、安装工字钢架。３）开挖上断面核也止ＩＶ４Ｖ）跳槽开挖下断面；施作下断面初期支护②，即喷射混凝±、模筑混凝止（包括钢筋网片和错杆）、安装工字钢架。５）跳槽开挖下断面ＶＩ；施作下断面初期支护③；６）施作仰拱④。７）仰拱回填⑤；８）全断面整体模筑二次衬硕至设计厚度的钢筋混凝王⑥。②施工流程留核也、±法施工的工艺流程如下；１８ 第二章高海拔隧道施工理论概述超前地质巧巧拱部超前支护小Ｉ、、川断面抓形导坑开巧ＩＩ小＇①上断面初巧支护小ＩＶ上断面核松止开挖＊＾心Ｖ跳巧开巧下断面ＶＩ跳巧开挖下断面ＩＩ￣￣ｉｉ⑤下断面巧期支护⑤下断面初巧支护ＩＩ④仰拱—开挖山⑤仰巧回巧小模巧二次衬硕图２－７留核心±上弧形导坑法开挖示意图＾２．４．４交叉中隔壁（ＣＲＤ）法①施工工序ＣＲＤ法适用于地层软弱的隧道，对控制地表沉降效果很明显，主要用于城市地铁施工、下断面，右侧上、下断面及中间上、下断面六个。它将断面分为左侧上部分开挖、对围岩扰动次数多、造价高，在山岭隧道中用的较。因为其工序繁多少。其施工工序如下；龜图２－８ＣＲＤ法施王示意图１）开挖左部上断面①，施作初期支护及临时横、竖支撑；、２上断面②，施作初期支护及临时横竖支撑）开挖右部：１９ 重庆交通大学硕±毕业论文３）开挖左部下断面③，施作初期支护及临时横、竖支撑；４）开挖右部下断面④，施作初期支护及临时横、竖支撑；５）拆除临时支撑，开挖中部上断面⑤，施作初期支护；６）开挖剩余部分⑥，施作初期支护；７）仰拱开挖、回填；８）施作二次衬彻，②施工流程￣＾前地质预报＇ｉｉ开控②，施作初开挖①／施作初錄临円寸支护支及临时支护Ｉ开挖③，施作初开挖④，施作初Ｉ支及临时支护支及临时支护ＩＩＩＩ￣￣＾除临时支撑—ｔ开挖感，施作初期支护－ＺＴ开挖⑨，施作初期支护？ＩＩ仰拱开挖、回填ｔ施作二次衬硕图２－９ＣＲＤ法施工流程图５２．本草小节本章对高海拔隧道相关理论进行概述，首先界定与高海拔隧道施工的相关概念，介绍在海拔高、寒冷、缺氧地区施工的难点；然后根据高海拔地区的独有特点对隧道进行分区和分类；最后介绍了中隔壁法、上下台阶法、留核屯±上弧形导坑法和交叉中隔壁法四种施工方案的施工工序和施工流程，为后文的数值分析和施工方案评价做铺垫。２０ 第王章施工方案评价方法及过程第三章施工方案评价方法及过程一本章首先对施工方案评价进行概述，提出本文拟采用数值模拟层次分析相结合的评价方法，介绍了其理论基础和操作流程，然后列出了进行施工方案评价时的具体步骤和详细计算方法。３．１．施工方案评价标准目前高海拔地区隧道施工设计普遍采用交叉中隔壁（ＣＲＤ）法、中隔壁（ＣＤ）法等施工方法，而且在高速公路，、铁路工程中也得到了良好的应用但兰台阶屯Ｕ５Ｗ步法、留核也±上弧形导坑法等其他方法也被大量应用，并取得不错的效果。实际施工中应该根据隧道所处的工程地质条件、围岩等级等情况进行施工方案的，从而确定合适的施工方法综合比选。ＷＷ根据目前积累的施工经验和国内外现有的研究成果，归纳得出高海拔地区隧道工程施工方案评价标准如下：①将施工安全放在首位，针对不同施工方案的各种风险因素制定相应应对措施。②从现场环境、工程地质条件、断面大小形式、施工难度、工期造价等因素全面考虑，比选出最合适的施工方案。③开挖后在围岩自稳时间内快速封闭成环，完成初支。④在其他条件允许时，优先考虑断面分部较少的施工方案，实现大型机械化施工，提高施工效率。⑤在其他条件允许的情况下，优先考虑易于转换和前后衔接的施工方案，Ｗ易于在地质、围岩突变区的工法转换，降低造价。３．２施王方案评价方法选择有限元法模巧能力很强，能考虑岩体的非均匀性、非连续性和材料、几何的非线性等特点，也能适合于各种实际的边界条件。层次分析法能建立清晰的结构层次来分解复杂问题，运用测度理论进行两两比较，，逐层构建判断矩阵接着求一得每个判断矩阵的归化特征向量及权重，最后算出每个备选方案的综合权重，并得到各方案的重要性排序，。在建立层次分析模型之前采用数值分析模拟不同２１ 重庆交通大学硕±毕业论文施工方法的施工过程，能得到围岩各项指标变化数值，成为后续层次分析构造判断矩阵的重要依据。３－．２．１数值模拟层次分析理论基础①数值分析理论一数值分析方法是当今隧道设计，、施工研究普遍采用的种手段关于隧道施工的数值模拟理论快速发展，多种数值分析法也成功应用在隧道工程中。数值研，比如，究方法的优点多：能分析非均质、形状复杂的工程结构可Ｗ模拟载荷、边界条件、±体里的初始应力场Ｗ及载荷作用下的结构相应；在模拟隧道施工过，可Ｗ直观见到开挖导致的应力场、应变场的变化程时；模拟分析所需经费投入ＵＷ少，尤其是在弹性分析上，效果比试验还好，更不像试验那样消耗材料多。Ｍ现在主要用的数值模拟方法有有限单元法（阳）、离散单元法、有限差分法、ＢＥＭ－边界元法（）和有限元边界元稱合法〇有限元法有限元法（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）出现于上个世纪五十年代，其本质是将复杂问题用简单问题替代后求解。有限元法将计算区域划分成有限个不重叠又相一互连接的单元，每个单元包含个基函数，将这些基函数进行线性组合来逼近单元真正的解，整个计算区域上的解由所有单元的近似解组成，即实际复杂问题的近似解。因很多实际问题很难得到精确解，而有限元法能造应复杂形状，从而成为有效的解决疑难问题的工具。有限元软件解决问题的过程主要有五部分组成：Ｍ建立几何模型、划分网格、设定参数和边界条件、计算模型求解、结果分析。２）有限差分法Ｆ一有限差分法（ｉｎｉｔｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＭｅｔｈｏｄ）是种跟微分方程计算方法相似的数值分析法，。其本质是用有限个离散点组成的网格代替微分方程连续的定解区将原微分方程及定解条件近似的用有限差分方程组代替，从而求得原问题近似的Ｍ解，最后采用插值法从离散解得到定解区域上的解。３）边界元法ＥＭ一边界元法巧ｏｕｎｄａｙｌｅｍｅｎｔｅｔｈｏｄ）是继有限元法之后相对精确的种数值ｏ＇分析方法。化ｓｗｎ等人在１９６３年用间接边界元法研究了位势问题；Ｒｉｚ／ｏ在１９６７年用直接边界元法研究了二维线弹性问题ｒｕｓｅ在１９６９年把边界元法应用到Ｈ；Ｃ维弹性力学领域。此后，Ｂｒ此ｂｉａ通过归纳总结形成理论体系。此法比较适合区域Ｍ大、断裂、祸合问题。４）离散元法２２ 第Ｈ章施工方案评价方法及过程Ｄ一离散元法（ｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）是Ｃｕｎｄａｌｌ在］年第次提出的。它的本质是将研究载体分割成为内部离散状的块体单元，块体单元之间通过用物理方程描述的边界接触力相联系一种可Ｗ模拟不连续节理岩体大位。离散元法是移的数值分析方法。所Ｗ广泛的应用在边坡、不连续节理岩体、地下水渗流等力Ｍ学过程的分析。５）有限元软件介绍通用的大型软件有Ａｎｓｙｓ、Ｍｉ化Ｓ、Ａｂａｑｕｓ、Ｍａｒｓ、化ｓｔｒａｎ、Ｆｌａｃ和Ａｎｄｉａ等。Ａｎｓｙｓ成为解决工程时间问题最普遍和成熟的计算工具，它具备很强的模拟能力，对岩王有很强的适应性，在实际中能模拟岩止介质的非均质性、非连续性和各向异性等，它还可处理材料和几何的非线性问题，并能灵活模拟实际工程中的施工过程和不同边界条件。有限元法的实质是将工程结构分散为有限数量的假想单元组合体，让其代替对实际结构的分析，从而得出满足结构精度的近似结果，Ｗ解决实际工程中目前难Ｗ解答的复杂问题。具体来说，它是Ｗ弹塑性力学为理论基础，通过求解弹塑性力学方程中的物理方程，计算岩、几何方程和平衡方程±体在荷载和自重作用下的应力和变形状态一，再根据定的破坏准则判断岩±体ｎｚＨＷ各相应部位所处的状态，从而评价整个结构的稳定性。Ｍｉｄａｓ软件是被韩国ＣＡＤ研发机构在１９８９年开发的，自开发后就不断被用于ｉ有限元和仿真上的研究，ＧＴＳ（ＧｅｏｔｅｃｈｎｃａｌａｎｄＴｕｎｎｅｌａｎａｌｙｓｉｓＳｙｓｔｅｍ岩±，与隧道分析系统）也是在其基础上形成的。它的发展时间虽然比其他分析软件短，一但在隧道工程领域是个新的解决方案。现今，Ｍｉｄａｓ软件已经运用在全球数千实，也已通过ＱＡ／，能保证其计算结果的精度际工程上ＱＣ质量管理体系认证。ＧＴＳ几乎包含跟隧道有关的所有分析功能，例如施工阶段的应力分析、渗透分，．析等，对复杂问题能进行可视化的建模。它能够分析结构的应变、应力和变形还提供静力分析，包含弹塑性分析、应力分析、地下结构工程施工阶段分析、稳态分析、压实分析等。在结果的呈现上，能够自动输出图形、图表等简洁形式的计算书。②层次分析法理论一．Ｓａａ２０层次分析法是由美国著名教授Ｔ．Ｌ巧于世纪提出来的，是种有效的系统分析方法，尤其是针对多方案、多因素和多标准的综合评价。层次分析法的理决策问题、，！特点是将定性与定量结合处，优点是灵活简洁与系统才得Ｗ快速、广泛地在社会科学领域应用。层次分析法的本质是建立清晰的结构层次来分解复，杂问题，运用测度理论进行两两比较，逐层构建判断矩阵接着求得每个巧断矩一阵的归化特征向量及权重，最后算出每个备选方案的综合权重，并得到各方案＂方案层＂的重要性排序。对复杂问题简化而成的、因素层、目标层构成的层次２３ 重庆交通大学硕±毕业论文，给定有完整的计算方法及过程分析问题。层次分析法的最大优点是将决策者的一Ｍ主观判断进行量化处理，由此成为口科学的思维方式。有Ｗ下特点：１）首先将具有层次结构的复杂问题逐层分解，成为多个单准则评价问题，并对单准则问题遂个评价后再将其综合。＂＂一２１－）将各个因素利用９标度法按重要性程度统进行量化标度。一－３）检验判断矩阵的致性，防止利用１９标度法得到的判断矩阵出现矛盾现象。４）利用线性代数求解方法对每个层次的多个判断矩阵加Ｗ计算处理，得出需要的权重１＾＾及排序信息作为决策支撑。３－．２．２数值模拟层次分析操作流程①数值模拟流程利用有限元软件进行数值模拟的操作流程图如下，在具体模拟时主要步骤有：１）数值模型建立：选择合适的数值分析方法针对不同施工方案建模。需要根据实际工程的设计情况确定模型尺寸，模型本构关系和材料特性、模型初始和边。界条件，生成满足预期变形形状的网格２）数值模型计算：对不同施工方案所建的模型进行计算至平衡状态。３）计算结果检验；检查各模型计算结果，若结果满意则进行隧道施工和支护一步重新建模模拟；若结果不满意则返回第。４）模拟施工：模拟计算隧道开挖和支护全过程，输出施工过程各变他结果。２４ 第Ｈ章施工方案评价方法及过程开始Ｉ确定影响因素ｉ建模１．生成满足预期变形形状的网络＿＿＾２．确定模型本构关系和材料特性义确定核型边界条件和初始条件Ｉ计算至平衡状态Ｉ结果不满；ｋ＾检查模型计算结果模型有意Ｉ隧道开挖隧道支护ＩＩ￣￣ＩＩ，Ｉ—计算Ｉ’夺ＩＩ数据输出３－图１数值模拟流程图②层次分析操作流程在分析实际的复杂问题时，系统中的众多因素经常是相互制约和相互关联但大多是定性而缺乏定量化的数据，。层次分析法是专口针对这类问题而出现的能为其决策和排序提供简单实用、可操作性强的定量处理方法。采用层次分析法研究问题的具体流程如图，大体步骤如下：１）构建层次结构模型：将待研究问题分析构成评价系统的目标层、准则层和，。方案层，明确各层因素之间的逐层关联建立多层次结构模型一一－２＾１）构造判断矩阵：将每层因素｜＾１上层因素为准则利用９标度法进行两，两重要性比较，从而确定相对重要程度由此得到两两判断矩阵。一：计算单排序矩阵的特征值和特征向量３）层次单排序和致性检验计算，进一致性检验并确定各因素的相对权重行。一４）层次总排序和致性检验计算：计算综合权重，并对各指标逐层排序，得到最后的总排序。２５ 重庆交通大学硕±毕业论文－系统分析１９标度特征向量方法￣一＆单单层次、＇一ＪＩ齡風欠￡５、｜Ｊ日末甫斗一一一一＾疋否ＬＬ目标概念）＾结權型判臟巧计龍重致性检验否否曰一总排序总判断引算，＇＾平价６－—＿１＂化、＾＇。永卢叫化４通辽口次性检验口综合权重－图３２层次分析流程图３．３施工方案评价步骤高海拔地区隧道施工方案评价采用层次分析法，其评价步骤主要由Ｗ下组成：建立层次分析模型、系统分析及评价指标选取、数值分析评价指标、构造判断矩阵及一致性检验、最后进行相关计算得到总排序。３．３．１建立层次分析模型采用层次分析法研究问题之前，首先需要把待研究问题层次化，建立具有层次结构的模型。在此模型中，将待研究的复杂问题分解成因素的组成部分。众多一一因素按照自身之间的属性可Ｗ形成多个层次，每层因素能对其下层因素发挥支配作用。对这些层次分类如下：一①最高层：这层中只有个元素，作为此次研究的预定目标，所Ｗ也称目标层。，可Ｗ由多个层次②中间层：这层包括为达到预定目标包含的所有中间因素组成，涉及需要考虑的全部准则部分，所Ｗ也叫准则层。③最底层：这层包括为达到预定目标可选择的方案，所Ｗ也叫方案层。一般层数无限制层次结构中的层数和问题被分析的详细程度有关，，但上层每个因素所支配的下层因素最好小于９，因为支配过多下层因素会使两两比较判断产生困难。２６ ＝第章施工方案评价方法及进程￣￣Ｘ目标层ＩＩＢ１Ｂ２Ｂ３准则层１ＩＩＩＩＣｌＣ２Ｃ３Ｃ４Ｃ５Ｃ６ＣｌＣ８Ｃ９准则层２減胃Ｓｌ；３〔＾）〔）ＩＩ图３－３层次结构图３．３．２评价指标选取及数值模拟理清晰的层次结构，首先对待评价问题进行系统分析，将复杂问题分析成为调。并初步选取评价指标，利用数值模拟的方法最终确定各评价指标①评价指标初选对目标问题进行系统分析，初步得出影响最佳方案的众多可能因素。通过邀－９请专家打分的方式得到对最佳方案影响最大的某几个因素，并对其利用１标度一－法进行两两重要性比较步构造目标层准则层么间的判断矩阵做准备。，为下②数值模拟，通对可供选择的方案建立数值模型，模拟计算得到每个准则层指标的数值一，同．过邀请具有相关背景的专家将不同方案支配的个准则层指标值的好坏程度一－。利用９，从而为下步构造判断矩阵做准备１标度法进行两两比较一３．３．３构造判断矩阵及致性检验①构造判断矩阵判断矩阵反映了各层各因素之间的相对重要程度，准则层各因素在目标衡量一一中占比可能不样，在决策者眼里各因素均有定比例。在确定上层某因素对下，，主要是影响大小难Ｗ量化层某因素的影响程度大小时；并且当上层因素较多时一直接考虑某个上层因素对下层因素的影响程度大小，可能会由于考虑不全而得，到决策者提出与其认为的重要性不同的数据，甚至出现自相矛盾的数据。所Ｗ－）Ｓａａｔｙ等人提出利用１９标度法建立两两比较矩阵的方法。即每次将同层（准则层２７ 重庆交通大学硕±毕业论文两个因素６和６进行对比，记录由于上层（Ａ）的影响大小，结果用公表）＇Ｊｙ、／ｎｘｎ－１，Ｂ就称为判断矩阵９标度法具体评分原则如下：示。表３．１标度方法说明相对重要性赋值Ｉ说明－１ｉ元素同等重耍，ｊ两￣＾３ｉ元素比Ｊ元素稍重要５ｊ元素比元素重要ｊ￣７ｉ元素比Ｊ元素明显重要９ｉ■元素比ｊ元素绝对重要＇１／３ｉ元素比ｊ元素稍不重要￣￣￣１／５ｉ元素比ｊ元素不重要１７７ｉ元素比ｊ元素明显不重要Ｕ９ｉ元素比ｊ元素绝对不重耍②一致性检验一般不能满足一致巧关于实际问题建立的判断矩阵，会出现逻辑错误和矛盾，一－所Ｗ当判断矩阵阶数大于等于３时（因为１２阶判断矩阵总会有满意的致性），一致性检验需要对其进行，即用判断矩阵最大特征根Ｗ外的其余特征根的负平均＂５１一Ｃ／值，作为度量判断矩阵偏离致性的指标：Ｃ／＝立心巧一１一＝一／＝＝＂／当判断矩阵具有完全致性时，ｃｏ，ＡＬ。当矩阵具有满意ｘ致一Ａ－性时，比ｎ稍大，其余特征根接近零。衡量判断矩阵阶数在１９之间的致性ｍｗ一时，利用平均随机致性指标欠／值（见下表）９阶时应继续细分阶数，，当矩阵超过一Ｃ／一从而增加模型层数。接下来计算致性指碌和平均随机性致性指标ｉ？／的比一Ｃ７？；？＝／ＷＣ／？如．１，Ｃ／，致性检验，否而Ｃ，当时认为矩阵满足则再次检查并一Ｕ５３＂得出新的判断矩阵，直到矩阵达到满意的致性。表义２随机一致性指标Ｗ值￣ｎ５７ｉ＾１２３４６８９民．０００．０００．５８０．９０１１２１．１．１．４１１．４５１０．２４３２３．３．４层次单排序计算权重层次单排序是指下层某因素相对于上层某因素的重要性排序，也就是在判断矩阵中与下层因素有联系的所有上层因素的重要性顺序，即权重。本文选取方根法计算判断矩阵的特征向量和最大特征根，计算步骤为：２８ 第呈章施工方案评价方法及过程＝＝ｌ２．．ｎ①计算判断矩阵每行元素乘积为Ｍ．；，，，，Ｊ、②计算的ｎ次方根石；＝＝￣．．．，，③将向量取，Ｔ正规化计算Ｋ那么所，取，取＾「讯＝１７＾二取．Ｗ．．；，为求得的特征向量昕，２，呵‘＝④计算判断矩阵的特征根人，其中及＾表示向量公＾的第＜个，＾＾（），巧Ｗ＝ｌｉｊ元素。３．３．５层次总排序计算权重层次单排序得到的是下层元素对于上层某元素的权重向量，而我们的目标是得到方案层中各方案对于目标层的权重总排序，因而进行方案选择。权重总排序需要自上而下的将层次单排序权重进行合成。ｎ．，它的层次总排序权重为６．．。如果上层包含巧，，又如果，总共个因素，女Ｂ．，那么Ｃ层．．Ｃ，．．Ｃ其下层包含Ｃ．个因素他们关于的层次单排序权重为，，，，，？ｊ、ｗ＂＂（．．．（（：，：各方案相对于总目掠的权重，，，即为层各因素的层次总排序计算如下１。＂．Ｃ二ＣＸ６＝＂１２．．．，，０，，），Ｚ（／Ｊ片３．４本章小节，本章对施工方案评价方法及过程进行研究，从分析隧道施工的力学特征入手得到施工方案评价的标准－层次分；随后介绍了本文拟采用的评价方法为数值模掛详细叙述了数值模拟－析相结合的方法，阐述其理论基础和具体的操作流程；最后层次分析法评价的基本步骤，作为后文案例采用这种施工方案评价方法的理论支持。２９ 重庆交通大学硕±毕业论文３０ 第四章施工方案评价指标数值模拟第四章施工方案评价指标数值模拟影响施工方案评价的指标很多，从工程项目角度思考，某个施工方案的优劣主要表现在施工质量、施工安全和施工进度Ｗ及造价几个大的方面。因此本章从送点出发，分析选取最优施工方案过程中的众多影响因素，并将部分能用数值模拟分析的指标建立数值模型，通过对每种施工方案的计算，分析模拟结果求得相一对应指标值的大小，作为后文构造判断矩阵的依据之。４．１评价指标选取４．．１１指标选取原则对施工方案评价指标选取的过程中，需要选取科学合理的指标反映各施工方案的适用程度，具体的指标选取原则如下：①系统性原则一隧道施工本身是个复杂的系统，所Ｗ对方案评价指标的选择必须要充分体现其在施工过程中独有的特征。②简明性原则评价指标的大小需适度，无论是指标层次太多还是太少，都无法充分体现每一施王方案的综合水平。③科学性原则一评价指标应该十分准确描述每施工方案的实际情况，这样决策者通过评价指标客观、全面的对施工方案进行选择。④独立性原则各评价指标之间应尽量避免相互包含或重叠关系，同时相互抵触的指标也要，这样得到的评价结果才更具正确性避免。⑤通用性原则各评价指标必须具有广泛的适用性，即设立的指标能在同类主体进行施工方案评价时适用。⑥定性和量相结合的原则评价指标应考虑跟隧道施工质量，、施工安全和进度相关的定性和定量指标对于定性指标要确定其含义，并按某种规则赋值，使能够正确反映指标性质。无论定性还是定量指标都应该概念清晰和明确计算方法。３１ 重庆交通大学硕±毕业论文４．１．２施工方案指标选取本文选取的拟用施工方案有中隔壁（ＣＤ）法、上下台阶法、留核也±上弧形导坑法和交叉中隔壁（ＣＲＤ）法，经过前文对其施工工序和施工流程的详细介绍，现分别从施工质量、施工安全和施王进度Ｈ个方面进行初步评价分析，评价结果如下：表４．１Ｈ种施工方法初步评价一编号质量安全进度Ｉ工序多，对围岩扰动次横、竖支撑多，安装拆卸安？Ｉ，，了小数多；作业空间小，错全隐患大；沉降变形小；作一覃；；：貫置Ｉ杆等施作空间小，施工业面空间小，遇突发情况，＇法循多、角度难雌制：横竖人工机械不易躲避；上导坑難兀支撑多，控制围岩变形支护钢架运输、安装难度志Ｉ？置效果好，；大安全隐患大；＿无横、坚支撑拆卸的安全隐作业空间大，能用中小型石４形措施少、，挖掘机作业，提高效率Ｉ；控制围岩变苦气ｎＪ患＊相上下台阶沉降变形相对较大；容易发降低人Ｘ劳动强度；作业畫置苦睾苗’＇法生塌陷等事故业到司较ｆｉ少’循环＆数少’妍巳言罩墨毒這；作＾‘大，ｉｉ岩层硬需放炮时，机及时封闲成环，进度较械易躲避。；快工序多，断面分块多，上导坑支护钢架运输安全支护结构形成全断面封围岩受多次扰动，围岩隐患小；作业面空间小，遇闭的时间长，围岩变形的，，变形的风险増大；拱部突发情况机械不易躲避；风险增大；作业空间小、、±核屯±和下部开挖在拱部不适合用大型机械施工初期支护时有核屯，支撑开挖面，掌子面稳初支下进行，施工安全性循环次数较多，相互干扰定性好；鱼大，施工进度慢；工序较少地质变化时，封闭成环时，可増减临时间短、受力均匀、形变安装拆卸中隔壁时存在安仰拱与ＣＲＤ法互换加快ＣＤ法小；开挖跨度减半、支全隐患；采用爆破时，耍避进度；开挖导洞断面较护刚度大，稳定性较免损坏中隔墙；大，利于大型机械施工，好；施工沉降量较小；进度相对较快；ＩＩＩ从上表可知，中隔壁法（ＣＤ）施工进度快、围岩形变较小、控制沉降效果较好；ＣＲＤ法将大断面变成小断面，在控制沉降变形上比ＣＤ法更有优势，但其施工工序繁多复杂，拆除横竖支撑困难，造价高，进度慢。留核也±上弧形导坑法的，但在施工质量施工安全性好、施工进度方面有所欠缺；上下台阶法的施工进度快、工序简单造价低，但在施工质量和施工安全方面有不足，围岩沉降变形控制效果不如其他两种施工方法。根据Ｗ上分析，，每种施工方案都各有特点施工安全、工期和造价能够较容，但每个方案的施工质量是由多个子因素如围岩变形易衡量、水平位移、拱顶沉３２ 第四章施工方案评价指标数值模拟一降等共同体现，不同施工方案的每个施工子因素变化方向并不致，因此需要将其分解，具体如下：表４．２施工方案评价指标及说明评价指标指标说明施工质量（拱顶沉降）隧道施工过程中隧道顶部围岩的竖向位移施工质量（水平收敛）隧道净空宽度在施工（开挖支护）中产生的水平收缩或扩张施工质量（初支应力）隧道在围岩压力的作用下初期支护所承受的力施工安全隧道施工中涉及的所有可能存在的安全问题施工进度隧道施工过程中各工序的时间安排与进度施工成本隧道施工中发生的全部费用总和，包括辅助周转材料等４．２数值模型建立及计算为了后文更加准确地比较形成判断矩阵，更有效的进行施工方案评价，将上节部分定性指标通过数值模拟的方式进行量化。所Ｗ接下来将运用数值模拟方法对四种施工方案的施工质量进行数值分析。４．２．１模型建立所Ｗ本文选择有限元法进行建模。根据本文选取案例的设计图纸和实际施工１＋０情况，结合施工方案评价研究，选取姜路岭隧道进口端ＹＫ３３１８断面为典型断面，采用Ｍｉｄａｓ有限元软件建立平面数值计算模型，研究评价不同施工方案下的拱顶沉降、水平收敛和初期支护应力的变化。①模型尺寸本模型主要对中隔壁（ＣＤ）法、上下台阶法、留核也±上弧形导坑法、交叉中幅壁（ＣＲＤ）法四种施工方案建模，Ｗ期得到拱顶沉降、水平收敛和初支应力的一模拟数值。受到计算机计算速度的限制，选择建立平面模型进行分析。般来说，６－模型的横断面尺寸取值范围为１０倍隧道直径，由于姜路岭隧道净空高度为７米，，４米净宽为１０米隧道埋深１，所Ｗ综合考虑地质条件、断面尺寸和施工方法的７７０６４４情况下，地，模型尺寸定为横向为倍洞径米表向下倍洞径米。为了对比明显４一，种施工方案都选用同断面进行计算。②网格划分数值模拟王体采用平面应变单元，止体本构关系取为理想摩尔库伦模型；初期３３ 重庆交通大学硕±毕业论文喷射混凝主采用梁单元模拟；错杆用植入式巧架单元；二衬混凝±用平面应变单元。为増加分析的准确性，对隧道断面及周边围岩的有限元网格密度作适当的提高。对距离隧道断面较远的地方，可（＾适当调整网格密度减少单元数量，减少运算量，提高运算速度。模型的网格划分情况如下：■显甜ｔｉ重ｊｌｉｉｌ詣ｌｉｉｉｉｌｌＭＥ三三￣－－．４－－＇＂－－ｒＴＴ＊！．与ｉ－．．．．ｊ｜｜Ｉ＇－…二二ｚｒｒｆｆ：：：ｒｔＸＴ：王违二―一：巧巧１ｉ；ＴＴ—：―：ｊ：：－４干＾氏山共一＂￣￣￣＂￣Ｔｉｉ１１１１ｉｉｌｊ［ｎｎ１；ｔｙｊｉ１．ｒＴ下Ｈ巧４４４－图１有限元模型网格划分⑤模型参数１）围岩参数根据地质资料，姜路吟隧道穿越区的岩层主要有强风化泥粉质页岩夹板岩、弱风化泥粉质页岩夹板岩、含亚粘±的碎石止。参考《岩石物理性质实验报告》２’３Ｉ＂１’及文献，确定围岩具体参数如下：表４．３围岩参数￣￣厚度容重弹性模量泊松比内摩擦角粘聚抗拉岩±名称ＩＩＩＩＩＩＩＩＫ°°（ｍＹ）（）似Ｖ（）力似强度￣弱风化夹板岩４１２．５２００００００．巧＾＾＾ｉ７〇强风化夹板岩ｎ２．３５０００００．３＾＾＾＾．１碎石±９６．８５００００．３３０２．０２０．０．５２）支护参数姜路岭隧道工程采用复合式衬勘结构，其衬硕参数如下表所示。表４．４衬細支巧结构参数混凝王重度弹性模量泊松比厚度支护类巫ＪＩＩＩＩＩ＾型号（ＫＮ／ｍ）似Ｖ（ｃｍ）￣混凝止初期支护Ｃ２５２１００２２０．２Ｍ￣二次衬彻Ｃ巧２４００＾＾＾￣仰拱和临时支护Ｃ４５２４００巧．５０．２４０④边界条件在采用有限元模型进行计算时，边界条件对计算结果的影响比较大。因此，为减少送种影响对模型的边界范围进行限制，即模型取定的边界条件为：模型左＝右两侧Ｘ方向水平面不可Ｗ位移ｘ，Ｕ０；模型底部边界固定；底部边界点水平与竖直方向位移都为零＝＝，Ｕｙ０和化０模型上表面是自由面，没有约束。；３４ 第四章施工方案评价指标数值模拟⑤本构模型岩±体的颗粒状决定了它的受压屈服强度比受拉屈服强度大很多，岩±体受Ｍ－）（ｏｈｒｃｏｕｌｏｍｂ。剪使颗粒膨胀，因此常用的屈服准则为摩尔库伦准则由于它是传统弹塑性力学本构模型，又与岩石试验结果惊人相似，其反映的破坏特征与？。实际情况符合，在工程界被广泛应用一止体每个受力面的极限抗剪强度都能用库伦定律表示：Ｔ＝Ｃｒ＋ｃ柳？，？其中，ｒ表示极限抗剪强度；〇？表示受力面上的正应力；＾表示岩±的内摩。擦角或粘聚力。ｆ２ｄ？、＂、。户，、火＇兄ｂ．ａ．摩尔库伦屈服条件平面上的摩尔库伦屈服面图４－２摩尔库伦准则屈服面示意图ｎ＂还可Ｗ用曲线表示值和值之间的相互变化关系，在静水压力较小时可用直线表示，如上图所示，所Ｗ上式又叫做摩尔库伦屈服条件。摩尔库伦屈服条件巧口３表示还可Ｗ利用平面主应力、：－＿—ｃｏｓ二＜Ｔ打＋ｃＴｓｉｎＣ０３）＾＾＾（ｉ３）心巧在０平面上，摩尔库伦准则屈服条件是个角不完全相等的等边六边形，如上图＇，。轴线和等倾线重叠。，中所示，在主应力空间上摩尔库伦屈服条件是棱锥面摩尔库伦屈服条件在Ｈ维空间表达如下：—－＝—＾＾＾＋－＋＋０／ｓｉｎｊｓｉｎ９＋ｃｏｓＧｓｉｎＣｃｏｓ＾，＾＾ｊｙ＾３Ｖ３ｙ３Ｖ３ｙ＂ｗｗ。综合考虑后，本文数值模拟的止体本构关系取摩尔库伦准则进行３５ 重庆交通大学硕±毕业论文４．２．２模型计算①中隔壁法１）模型网格划分采用ＣＤ法施工的模型岩体网格图如下所示：＇＇—＾－－－ｒｆｔ？ＴＴ＊＋个？个￣伞一．？｝；点：ｒｔ：ｒ：：ａｎｔ：ｘｒｒ：ｚｒｎ：＾把單口：．．．一￣－ｐ．．午下卡个子本＋４？．．十ｉ占．＊－一如口争！－＼ｕｒｆ：：：：：！＼１：ｒ：ｌ：ＴｒＦｕ－＇ｒｍ：：：：ｆｔ：ｕｉｒ＾：ｒ：＾：；ｒ］Ｔ：ｎｉＴｎｊ―中；＇－？？￣１，．？＊寸个：》；巧巧一畔呼一－－＇．ｒ．？■．－？了寸（■巧巧駕公？｝，—■￣＇ｉ一＿＇牛一４．一．以心一．＾一＞４＇？一＾？：：吉広ｔＨ：：広：巧可！１｜ｌＥ二立吉Ｊ：■Ｅ芒＊互己立岛：吉臣Ｊｉ：—；：：妈．．－＇－马＊如１，．．＊？一？４Ｉ￥＊＂＾＇．？，．１ｉ？ｉ－．；＊＊夺，；４，，ｆ？？．４．．Ｉ―．ｆ，Ｉ＊争－？＂－－＇■■？－—－－■＊—Ｊ＊ｒ＊？＞■？？———■？－？－？—‘．—■一Ａ－ｊ－？？？｜ｙ？寺■，一＊卡｝＾个图４－３岩体网络图２）ＣＤ法模拟单元类型和单元数量表４．５单元类型和单元数量单元数节点数Ｉ施工方法类别单元类型Ｉ量景岩体平面应变１９１７１９９４初支梁单元８２８１ＣＤ法二衬梁单元８２８１错杆植入式巧架１９９２５７３）施工工艺模拟表４．６ＣＤ法施工模拟施工步序施工流程示意图施工工艺一一■？—ｆ？，．个＿．．一．ｌｉＪ一至个？？４＊乏？＊４屯ｉ４，－－－一！＾＊＾．－＿，．－＾４，，，中，＾＊＊．，＊气Ａ〇．？＇？．＇，＋＊■ｆｆＩ，＊＊＊争Ｊ＞ｉ？；Ｉ，？ｆ？？４＊ｊ；４＊＇牛一＇＇？－？．！ｆ，Ｉ＇＊４＇４？一■一叶？一＾一一？＾一＇韦？；左侧上部开挖、施作１露爾帮＾帛ｉＰＭｌｆ：；：苗Ｈ；；；ｊｒ：ｎ苗邀括：初期支护‘：ｆｉ－；ｎ；ｒＬ：．：；：：：ｎｌ；记Ｔｉｎ；记护巧罚？＇＊？？＞．？＊－，ｔｔ？一ＨＴｒｒｍｒｒｔｒ；ｒｒｔｒｉｔＴ！１．ｔｉｔｔａｒ：１ｈｔｔｄｆｔ：ｎｎｉ：ｒｉ１ｔＴ：ｘｒｎＴ＾１４．＂？＊＇中＇ｉ＊．．，．？．Ｊ４？＋．．＊＊４，？Ｌｔ．ｊ，，．－－，ｆ了，，７＊－＜＊＞＊４－．＇＇＞１ｒ４夺＊中，，＇烘＇？右侧上部开挖〇谋ＨＨ祐务黑、施作；；；ｉ；＊－个叶牛４－＊一－ｊ，习ＳＢＢａａｒ５ａｆｌｆｌ（Ｅ一…．ｉｒｔ？ｉ祝—朔ｊｉ支护■？＇１—寺》巧＇去，占呼卡午个ｆ个户午ｓ和一…＞＊尸＿＾？，＂＇－＇？？ｆＶｖ．？－？？■？？＊■：ｉ－４＊＊：＾ｉｔｆＶ＊＾！＊？＊－？＇吟＊？，个，《一＊４＂？＜ｆ？？、■，＂ｔ＞＞？＊？？ｊｆ？ｆ？？．一＊丰ｊｎ＿４Ｔ、，■ｔ－＊．？—ｆ４夺ｆ（ｆ！？■＊ｔｔ＞，，—？＊卞Ｔ一，一＇个■－－＊，－＊－？？？＊？＊■，ｉ，＇－々ｄｆ＊々？壬；．４气ｆ＊－＊＇＇．ｋ．ｋ夺＊４４Ｓｉ？＇ｉ．＇．ｔ．＊．＆．＞．＇Ｊ．＇？ｔ．ｉ？？？．－，４命，ｘ．Ｊ＊ｔ４ｔ￣￣＇？，个＊．＇＇＇￣＂－－－和＊今＾？＊４＇＾？？＊一－＞－＇＊＇＇？４＊十＊＾＊？＊４．中４‘々、＃？＾，？＾．？（？．＾４、＊－去ｗ＊一４一，４＊、ｊ告？爭？击，片＊１．＊？，＊？去４．一中午＞—一．＊，？ｄ＊．４■．４．＇＊Ａ．，，＊＊■－？ｊ：左侧下部开挖请ｐ请苗苗苗苗韻、施作３ｋ‘？；冷巧兵誦Ｈ；Ｈ消：初期支护一＊＊＊，？？辛？仁ｊ＞＊々一＊？．＊．＇．＇ｉ．．．ｖ．．１寸＾本＊ｉ＊ｉ４ｉ＊ｉ—？？？－一４■，．５？ｊ？＊■＇心＊＊Ｒ—．止ｉ，４ｆ叶，去＊，，？＇ｊ＊中辛？—尸＞本＿．心＾小寺导＇－＊－＾－＊、—．＿＊一．》ｉ．—、．，＊一？－、＿＾＊？和＾千，午＊＊？＊Ｊ木４＊＊＊４，＊．？－？护》乎３６ 第四章施工方案评价指标数值模拟°－＇－？－■’．－中分々■卞考奇卡々巧中ｆ々々的＊＇午Ｔ乎ｉｒ午巧呼，ｙ的卞韦ｆ－？■４夺＇－？＜々＇－，巧＾．＊＊＊啼巧护中《、，去一巧一一？，■、、一－＇４卡一《？》＊《＊冷＾，斗ｇ＊■心？＞－－Ｕ？小．４一心＊．《．一４去＊ａ＜＊ｔ４一，■？——，？＇—一ｊ一一，今－ｖ，ｖ？冲－ｖｉ？－■＊一，，—ｈ．－？可午？今４？，本？？＊夺，、？，Ｊａ？？？？？Ｊ＂ｆ：？Ｉ、Ｓｆ语：侧下部开挖、施作哲晶暫；；强寶语Ｍ右；ｒ＊－＊－？．￣＂￣＇－－—■？￣１－ｆ＊＊＊啤４，、，＾１Ｈ辛＾７ｍｕＨ＂ｔｆ￣＜＊＾．－＊’》－￣ｗ－＊＿＊＊＊＊＊－？－Ｗ－ｗ－？４Ｉｆｖ１／Ｖ＇ｊＷＴ／ｈ＊？ｉ＊？？■＊■．？？Ｗ‘小，：＊＊？－，＊■＊■ｒ，ｒＶ一？Ａ＋＊：＊＊？？＊＜＊：＊本＞＊、＜Ｊ４＂，．Ａ？＊？＇？＊一一＇？＊．，■？，＃＊？，．ｒｆｃ＊？争＊ｆｆｆ４？＊４，■ｔ？４＊一■？《４ａ，、４＾一一＊４．，Ｉ、４＊ｆ＊；？＊？一＊，＊一＇＾呼＊＊＊－＊＇？一－，一＊‘‘＊＊—，？４？＞？？＊；＊＆＇？４ｆ？？－？吁＜＇？＊４＞ｅ？￣＊？■？＊？＇？＇？中＜＊Ｉ午＾？个｝＝？－？＊？中，１＊＞？＊Ｒ＇＊？（？々个ｔ＊４；言一；■．。．ｆ４扛？■小―？牛一，户，户－＊－４击》ｆｃｖｔ■＇．．片＊＞二＊＃？？和Ｖ？击４＋１＊？＇？？？－＞．‘■＇？（■？￡（■？．＊＇＊■＊？？一■＊．？＊Ｃ．ｆ４４．一Ｗｔ＜（？＇Ｉ？—＊．‘＊＂＂－＇一？，＇＋？？？？？Ａｉ、？Ａ＊＊？￥ｔｉ＊？？？．？ｗ？‘＊－４？＊ｆ４＊一去中＊＂＊：；二１；，＿醉幫运崇：驾苗运话施作次材御结束施！＾＾—＊Ｉ厂＂？—一？一’＇？去Ａ＊＇，、＞＾．斧々？、知一＿＇ｆＩ＂＞■Ｊ＊＊ｆｃ＂４■．，４一－？■？，４？＜，？■＊４一＞－知＊－＊－，ｊ，，＊占■寸＊去＊ｆ．．？＊？■．？＇＇■＜－？？？＞？？，＊，一？少ｉ王－，＊？，＊？？？？？占４参＊４？，？，？？■＊＇＊》？１？＊？＇．？＊－＞、■？．＇，－，＊，．？？＊，Ｖ４ｉ？ｉｔｉ１＊＞－４＿、ｉ＞ｉ？ｉ－．＊？＂？．？？—－？？—？＞？＊－〇？１Ｉ一？？．４．＊．１＊？？？４？Ｊ？？？？？－＊？？？？②上下台阶法１）模型网格划分上下台阶法施工模型的岩体网格图如下所示；＇－．．＂１ｒｊ－－－；■１．｝ｊ１ｆＩ主｜ｊｉ！千手千ｊｊＩｊｙ！ｊ１ｊ１于ｘ－１：．－Ｕ－－．：ｎ：：：ｎ，：；每圭遠ｉ屯叩ｆ早谭吗副韩範繫转霉轉桿．：；；．；：；；￣；二：三４与；谭＾＾错＊早黄ｉｉｒｉ￣＾？：ｆｉｔ；；＇＾：■■ｊ；ＴＴｉｔＸ＼－＇？叫＇？－！：！ｒｈｉｉｒｉ；；ｒ；ＴＴｎ１；；；｜ｐｍＩ］１；＇＂＇■＇＇＇Ｔ■＊＊■＾＇１１１ｌｉｒｆｃｂｒＴ！ｉｉｉＩｙＴｌ譯图４－４岩体网格图２）上下台阶法模拟单元类型和单元数量表４．７单元类型和单元量￣￣￣￣Ｐ单数节数施工方法！类别单元类型：查ＩＩＩＳ里岩体平面应变１３９４巧００￣￣￣人、击？梁单元＾＾上下台阶法－—梁查元＾＾错杆植入式ｆｉ架２５１３００ＩＩ！３）施工工艺模拟表４．８上下台阶法施工模拟，施工步序施工流程示意图施工工艺Ｉ赶记心－掉记：兩■护冶ｒｌ如韩上台阶开挖、施作初１古卡．＊．＊－？＊－■．申．？＊４Ｗ－＆？今中午小＊Ｖ＾牛＾＾？．■．ｋ？－．．ＪＬ林？一丰＊去，．，，，＊，＇—Ｉ＇ｉ＇＾＞＾＜＾．４＞４＞＊＞？＊４一。、一．＞．＞．＊．一．？一？心ＡＡＡｌＩＩＩＩＩ，Ｉｉｊ告．？？■．．？．？＞一＊＊？Ｉ卞＊夺叫３ｃ＿Ｉ．－＃－－ｒ＞－＊Ｍｉ车？Ｉ■Ｔ＇个芋过下ｎＴＴＴ计。：ｎ睛ｆ｜軍１管ｆ巧３７ 重庆交通大学硕±毕业论文■—吳＾台阶开挖、施作初式岩苗芒忠；；＾＾；吉马吉去＾。＾＾＾下。，＇＊、＇’？一牛＊？》？＊：气，刊，，？４＊？皆＊－１、，＾ＩＰＪ口Ｉ１■一牛中■寺了言古１一．．．ｗ一Ａ．？．＊＊．一？４．一．，．４４＊－一＊牛中，■■一－‘，＇－＞．－．－．－■＂？，？＊？？＊呼＊，＊＊＊＾，，、，４４，个，＾！了！－．；．－．．．１．！．一＊＊一如一？一＊？占一４一一一善Ｍ．－＇乂■主一．４一？－４＊一＊，—ａ？ｌ卡－－－＇－－４？？？．－Ｈｔｆｔｔ４ｆ－■、’．少★：？＊？‘？■４气夺＇？？．化？各＜？个夺４４＊小＊－—－了－＇－—＇Ｓ＇－－？了ＴＴＴ产，ｆ，＾下ＴｒＴＴ＾Ｖ３１１—－次衬初ｍ扔高施作’结束；诘掉祀巧Ｈ。：审。？了：：：：：：ｔ：公：ｔｒ４：ｘｔ：：韓、一＾扛陆＿输Ｔ，？ｋ？？，》＇４＾一４Ａ－－＊？？？．＊’＾＇＊’个，－４．子气４＞３如于卡．？一一Ｊ■一一．Ｌ＊卡．一子．一＞．如＇．．和各．？＇＂－－■？）－＂■？－－？－＇‘．＊如，＊？中４＊＊？，，４？？，一》＇，？？广卡广下？？一－￣＜－．‘－，．４＇？．？．＊．＊．去－．＊一－？￣＊￣－＾－＜－，－去．｜？４呼＇，？斗’昧啦；Ｔ－：：：：：：：到巧谷；；躬ｔ诗巧女１碟拇诗；⑤留核也±上弧形导坑法１）模型网格划分留核也王上弧形导坑法模型施工的岩体网格图如下所示：－？ｔ１ＩｔＩｒｒ）＇－Ｉ—ｊ卞．ｉＪ．ｌ．Ｌ一￣二：：二二ｒＴｒ：；ｉ＾；＾姆护一—一－Ａ一．一一寸二—；．如．■一■＊■＊—＊■ｆｃ占一一；＂＋？？一－．￣４－？－＊ｆｃ－４－一．■‘？－－夺－４？‘？一＊？？６－．＊－＊－＊＾气＞？＾王＾＇＂■－，。、￣ＩｔＴＴ［；，，ＩＴ７ｔ！平！＾Ｔｉ！：ｆＩ＾直ｊ＾ｊ王ｉ吉Ｉ－…一‘中？＇Ｊ－’－Ｔ■＇—ｈ—：个＇Ｉ＊－一－Ｔ．Ｔ￣－７＊广—■—－－—１巧］ｊｆｉ：图４－５岩体网格图２）留核也王上弧形导坑法模拟单元类型和单元数量表４．９单元类型和单元数量施工方法类别单元类Ｍ单元数量节点数量ＩＩ岩体平面应变１４８９１５阳￣￣留核也±上弧形初支梁单元３１３２导坑法二衬梁单元Ｍ３２锥杆植人式ｆｉ架Ｓ００５５０ＩＩ！３）施工工艺模拟■４１０表．留巧心±上弧形导坑法施工模拟施工步序施工流程示意图施工工艺ＩＩ３８ 第四章施工方案评价指标数值模拟’ｉ’’Ｊｉｎｉｒｔｔ立浊ｌｉｘｉｌｉＪ妃ｌ贡苗巧背Ｓ豁贵串告茂一号±体开挖和初ｎ＊？＋－＊？■－－？－？？－王．？？＋＋？＿－４？二？４４＾３｜卖＊ｆ４＾．．￣＇令？？卞Ｒ－＊勺，卡？？一？公ｊＩ０Ｍ．Ｊｆ／７／Ｊ？ｉ４．．￣４．一－＾４‘＊‘，－＊－＇壬？—．？■ｆｃＡ．，．一＊？＊＞！＊＊，中ｆ＊＊＊＇＂＊－－￣．？＾＇＇－＊￣－＇－？￣￣■？？－ｔ，和？＾？叶１＊＊＜＊１１午＊，如？—－？．？？＊■？？？一．＊，ｆｃ■＞？？—，＜一、？宁一．—．４■一？—．－３１＇＊＇ＴｉｉｉｋＸｉｉｌｌ－ｉＪＸＴｉｉａｉｉｉＩＴｌｉｉｉ．ｌｌｌＴｉｉｌｉｌＩ嫂鸣？：二号±体开挖和初溫样巧乎：Ｌ西陆照ＩＨ权Ｉｌｆ进；；站；期支护；ｊ绅－＜＇－‘：？？＊？＊？－＂４．＇．■－？？？？？？？？？？，？■Ｉ＊《？■？？？？？＊？４，＊？，呼？‘＂■－？中？ｆ４－＊？４，，下＊？＂－‘￣＞￣．？？■’－＊＊…＊■■十一－＋十告４－曲．－－＊．＊、＊去一一斗＜？—？＊＊４＊户和＾＊午＊爭４＂一一－４－４－＊４一－主一．、■？？卞？》－＊？＊．＇．＊争千＾－．？？－？－＇＇？＊二Ｉ主１，Ｓ！；．夺－ｆ一一—？？．一？４中辛？手争＇＂￣￣＇＂ｎＴｎｉ：ｎｒｒＴｒＴＴｎ：巧ｎｉｎＩＨＴＴＴｎｉｊ！拉ｉｊｌ茲结蓝ｉＴ註遮？５ｒＳ＾ＳｆｅＨ￡點縣赛嚇謂哉ｎｉＨ号王体开蜘初。秘－二一Ｊ；：：：＊六二杯ｌ：ｐｐ把４ｑ或与邊聲一按；地古掉今－，，１，一．￣￣－＊…，－４－？－＊－＊－＞？．？‘？■．．？ｉ－＾．？－＊．４一一－〇＾一＊４＊叶－■＞■＇十－－？＇？＇■？？＇？？？■＊？，》？＊？，？？ｉ？？？？■ｉ扛＊？ｆ中中Ｉ｛ｆｉｉｉ‘｜ｊ．：．ｉ：ｉ４：ＬＬｕ＾ｑ＾ｍｔｉ‘＊．ｊ：：：－ｖＵ：：：：？：一ｉｕｖ：一ｔ４，ｒ；：ｆｙ參乏ｊｉＶｖ４严＾ｒ品核也±开挖和初期．啦馬：祗茜網香巧、巧节诗舞窜斬悼貧Ｓ支护ｉ：■’■．－－￣．Ｈ４ｆ斗＋Ｈ４４ｆｆｆＨＷＨＨｉ４４ｎｍＨ貼■ｔｉｉｔ皆封ｉ掉｜ｘｔｒｎｌＴｒｈｔｍＴｉ±．：．．下半断面开挖和初－．．一．．４－？？＂■＊？ｋＪ一Ｌ卡占夺ｔ＊４？ＬＪ？４４＞Ｊ—＋—４、ｆｔｆ．、？？■＋Ｈ＊．ｔ，．．■－，＊．ｆ．？■＊，－．？■？？？一Ｔ－Ｊ，备？？＿ｊｌｌＪ７Ｉ争，小４＾个＋Ｒ＇？．．？＂／＾？？ｆｆ－与Ｔ＞．？‘梦〕乂１ｆｒＨ，，一一？，Ｉ！■＊．■？？？？？ｉ？Ｉｔ１１！＿．＂－＾＂‘－．，－，－、＊—．—，’扛＜？’－＜＾＞＜、‘、一去￣＞＾４如，‘》‘々＊＊＾？１，，户＊＂？一夺＾，，＾一下，＾＾夺勺■？？．■．■？－一４‘－－Ｗ＊—？．￣．．，￣＾今．￣４－￣？４ｉ１玉ｉ？一４？去？４＾Ｉ斗，＾和广个■－＇．－＇－－？－？？．？＊－？－？■？？＊？■？击．？■？？｛＞；韦，ｙ十＾个下了■￣＊？＊’－．＊＊本中１ｔ：重于；言ｆ言ｊｊｊ１专巧＾个＇ｊＴｚｚｚＴｉＨｒｒｒｒＴＴｒｒｎＴＴＴＴＴｒｒｎＴＴＴｒＴＴＴＴｆ棚轄蒂弊＾施作二次衬孤结束栏诺挥疫身箭ｉｉ贵Ｕ４＞｜■－＞？＾■？４ｒ－－ｆ－—一—．＇？成了？一，４．－，－－，．，Ｉ４４一４击个４＞个，，＾今ｒａ＾與１／ｆ－Ｗ一■４＇，？；＇ｔ＊？４＞？＊，１｝，■？－牛斗牛？．夺―＾＊一＾４ｔ心－＊—？＇—？？＇＾．？＇４＊＇４一．＊？＊４＊夺－４＊午＊＾４ｆ＊’？■ｒ？＊－＜？■？＾４，，？＊９．Ｘ、＊＜－—？－一＊－一心本》？．毒■卡击分一一４＾夺寸今、■？４－．＇？－，＇？卡？＊■？＞ｉ▼＊，４Ｔ？，，去１个，１｜十了＾音④交叉中隔壁（ＣＲＤ）法１）模型网格划分交叉中隔壁法模型施工的岩体网格图如下所示：３９ 重庆交通大学硕±毕业论文：；巧１￡｜＇二ｉｔｎ寸ｔ４ｉｄ。：：ｉｒｂｔｌ！ＪＪｉｌ山；ｔｉ．＿？，ｉ＇，，；武４二二；：：二是二二；捕而昂！薛＾＇ＴＴＴｒ：Ｗ：＾ｔｎＴ＾：．ＴｉｊｊＴＴＴｎｒｎ—＇．‘＊＊ｆ斗－？＊＊＇＊Ｔ＊４－－－－－—－■？■＇一Ａ＾？｜￣￣＊ｔ＾＾４ｆ？，４＊＊，？１＊１｜ｆｒ－－？？．．．＊．、＂Ｘ？＂．—－＊一子本？寸ｆ一扛击．＊．？—＊４…—．？．么．．－．＾４心ｔ：；±ｊＴＴ．ｉｉｉＪＪＪ；．ｉＩ：ｉＩ；ｊ；ｆ图４－６岩体网格图２）交叉中隔壁法单元类型和单元数量４１表．１单元类型和单元数量元数占Ｉ单Ｉ节‘数施工方法类别单元类型量量岩体平面应变１８５９１９３０￣￣初支梁单元６２６７ＣＲＤ法二衬梁单元６２６７错杆植入式巧架２７１４００３）施工工艺模拟表４．１２交叉中隔壁法施工模拟￣施工步序施工流程示意图施工工艺ＩＩ１出化比—号±体开挖，施作靈產莲盡ｉｔｉｇｆｉＳ初期支护‘；■：：：：记－忠．：：：：：：：：Ｖ巧，＾排；－呼？＇－、－Ｈｒ＊＊＊ｒ＊．－．．－、ｉ，＿ｊ？备ｊ４＊，，，＊＊＜护，七＊ｊ禾寸；寸ｆ．？－＿，＊．４＿争卡＊？＊＊一ｊ＿＊．，一个，吁＇＊￣．＞？？＊？，■－＊－．＞＾ｆｔ斗ｙｙ？？？．＊－？＇－ｉ■＊｝＾＊十？中－Ｉ，＊一＊．？－－ｉ＞＇．．－，乎＇．＞ｆ呼？；令？＊＊＇＊？４＊—，＊＜‘壬＇＊＇■，个卡‘？＾去么一‘？－？’．－ｉ－争？＊＞《．，．－■？？－．？＊？．＊＇－？－－＊－．，中－ｒ？？？？卡？＊夺ｈｒ卞个子｜卞卡叫户＞＂．．一－－．－＇—－－－－．》＇＊１＊今》＞＋争》中｜４？＜击＊＇牛今－＾＜＊￣＊－卡．４－＊—－＊，＇＊４．＾￣＾．本．＊４．４．，－；，＊《４｝尸２二号：ｔ开挖，施作体初期支护—＇－＇￣？？＇．．－．４ｔ＋ｒｒ，？中，一产，ｒ？？ｆ？ＯＨｆ拓．？‘一，ｆ．．．？＋中一》．？夺＇备４．？？．？—Ｌ＊＇？■？．一Ａ＇。个，？＊＊｝＇■＂Ｉ－＊ｆ－－．－■．．？！ｒ＾，产？＊－中牛？；甲＊？一斗■卡？卡？中，呼＾‘一？一．■＊－？．４一一－？－Ｋ－．＊—？．－■＇－■■－－．．一一？＞＊＞＜＾＾？？＾个，４＊？冰＊｜．．＇？．，．？ｔ．，■．．＿７，，ｆ，１ｆｔ，卞＊？Ｗ＞，＊４１＊４卡卡１７ｌ，了，寸中Ｉ１－＊一－－？＊＊．＊＊４４＋‘＊户４‘？，，丰，手？＊？‘‘－牛；下手Ｓ：言：含＾‘－——？．－－．ｔ．＇？ｉ＊，－？号４＊，：ｆｒｉｒＴｉｉ，壬－今：；：货皆；ｖ：：：：：：：：：ｉ：Ｓｌ＇４＊＊中‘？著义＇ｖ．，ｒ＊ｉｆ＾据？本、ｉＷｉ＊．４．，‘ｉ５＾ｆ．一．４．，—？＊ｆ，个个Ｍ卡一一一４￣＊了叶＇？■￣＊＞，，》？？？々？？＊，，＊，筑＞＊；＊ｆ＊？垄遂＇？．？ｆ，，＊寸，？．＇＇＇＊４甲Ａ＊－？．：？ｆ，一＊４＊一Ｖ＊—ｉ？Ｖ＊＊一Ａ＇ＡＪ千■ｆ寸ｆ击？．．ｒ？Ｉ＊，，，，？》？？ｊ＊？？＊■＊？ｉ＇，．？’＂？＊？ｔ＊＇‘？寸－？＇＊？，，ｒ，产３＊啤．．子个呀中？’＊‘＞，＊＇＞－４一，＾－＾４？＊一、＇＊４！，＊ｆ＾护＊＊？，把；；］：；；；：ｒ：姑：说供分ｉｍ４為抹茄诚；１１：棋４０ 第四章施工方案评价指标数值模拟１胃四号±体开挖，施作Ｉ＾＾宅蔚兰请§謹初期支护ＩｔｒｔｒｆｃｉＴＨ：補；ｒｔｔｔｎ巧ｒ：。ｎｒｒｔｉｔ‘，－：：＞：—－：：：：；ｒ记ｆ；户從Ｖ？？巧？＇＊＊＊？＊＊畔．？一、－？Ｖ，Ｖ？ｒ迸勞各－＇＇ｒｒ：：：ｒ；：Ｔ；ｒ．ｆｒｔ：：；．ｉｒｎｔｄｒ：ｒｎ＞。．？－ｉｒ．－Ｕ＿＇，｜．＊．本》一—ｌ辛？■ｔ＜■．－＊．—．＜－．？？．？－＊？－？４＜＊？中中中■－－＜－？＊－＊－４－－－ｉ－？－？？？■＊■＊■？＇－？—？？＊？？？－■？－？■－＊＇＊ｉ＊？＊＊－＾－Ａ．－Ａ－：？？＊？１五号杨化开拉施ｉｔｉｉｉｉｌｉｌｌｔｔＯｔｌｆｆｉｊｒＳｆｅＳｉｌＳｉｌＳ作拱顶初期支护於‘安ｒ；记诘苗的壯葉：超荀一－一■－－．一—？■．＂＊＊＇？，－．＊＊一午＊ＵＨ一免巧掠１，户气＇＇－－．．＇＇？咖＊＇￣．－＇？＊＊？？＊４？个，，冬扩，ｆｆ！＊尸ｆ专＇ｊ—个，，－山４，４，占４’－一牛＊－ｖ－＂一■＇，？．一？？命嗦＞？？？呼？＊ｆ４＊＊？，呼了｛中．＊－■＊？－＂＊＞一、＊．？一—－．＊？＊－，．ｆ＊＊－‘４＿，’＊＊４？伞？？？ｆ，幸？＇■？＊，．＇，．，ｉ．＊？？个个＊＊ｊ个々！＂＊．＊．．．ｋ．。＊＇．中．今？４奇＊，一？个＇户一＊一ｙ＂－＇＊＂－—＊＊．＊￣，－－？．一．－－－－－－＊＞＊？＇＇＂＇—＜＇＾＾Ｊ．，—？＊＊《？中＊＾，＾，年＞？＾＊＾｜？＇．－－？＜－＇，＇－＊？？？奇１，４，，？ｆｔ４－—－￣＊－＞＊＇－＿？一…‘一，ｆ一Ｔｒｆ｜，￣＇、６下部核ｉｌ±开挖，施作欄支护蟲巧货補＼薪ｉ就ｉ沾ｊ；＊；：－＿ｒｒ：Ｉ：：％？？妃：：：：：：：：：计：。达革本５？－－＇－＇．？？＇－＇壬＞卞＊＊？小ｆｌｆ＊，？？＊中？．＇■－？＇．＜？－？？■－ｔ午？中？？１？■寺心＾？＊、？￥＊＇－？？＾■＇一一？＊ｉ＋－？＊＞＂＊、．＊－ｉ．？．＊＊４＾午＾啤？：，－＊‘＊？＊．＊？－？４＊＊ｒ＊ｉ．ｉ？Ａ宁ｒ一—■＊？？—Ｖ－＇Ｌ主一一－４？＊！ｔ＾？＊ｗＩ＊．４．＊Ｉ？？．．．’＇－■．■＇－？？？？ｆ？，．，，？＊？？ｒ＊中（ｆ，Ｉ＊ｔＴ，争？ｆ—１或欄，结束ｐｇｇｇｐｇ＾＾＾乾诚巧琳施ｇ丄ｌｆ蟲韶追苗朽霉ｒ＿：：ｒｕ，：：］ｕｈｕｉ：：ｒｊｒ：ｎ－■■．．－？？－■？．＊■？？．？＇－一＇．■＊？？？＇？？＊？＊－－一一一今午Ｓ＊４十，？Ｉ－．＇？＇？？》＊＇？，．．Ｘ＊＊－？＊＊；二二，＞，牛，，，，ｔ＾４｜，４■＇－＇．＇＇＇．＇＇．．＊．＇■－．牛．－—－４＇＊？＇？＊ｔ本＊午＋，４＊＊４？４壬去４＊，，，ｒｆＨ＊，ｆｔｆ，ｉＴ１４＞■－｜４＊．幸４冬车车＊丰＊个－＇，４卡４＊＊，？，》ｆ＊４．３各指枯数值模扣结果迈达斯（ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ）模拟施工过程时采用自动减除由于自重应力场产生的变形影响，排除由于自身应力产生的计算误差，完全模拟不同施工方案，对围岩产生的影响具体如下。４．３．１中隔壁（ＣＤ）法结果分析①拱顶沉降分析道采用ＣＤ法施工引起的拱顶沉降值如下表所示；根据数值模拟输出的结果，隧表４．１３隧道ＣＤ法施工引起的拱顶沉降１号开１号初２号２号３号３号４号开４号ＩＩ畑法挖支开挖初支开挖初支挖初支－—－－－－－－．００．００化００．００００．００．００．００．００拱顶沉降ＩＩＩＩＩＩＩ４１ 重庆交通大学硕±毕业论文值／函０２３１０７５８Ｉ００９０１２４０ＩＩ１５８０２１７２０１４Ｉ０１９７｜｜｜｜｜｜拱顶沉降Ｉ＾〇羣一〇－曰〇玉ＳＩ－．１０００２■■■Ａ－０．００２技图４－７拱顶沉降趋势图Ｗ上图表反映了在ＣＤ法开挖过程中－，拱顶沉降值最大值为０．００２１７ｍｍ，出现在第Ｈ步支护完成后，在这之后拱顶沉降值不再随着开挖增大、逐步趋于稳定。②水平收敛分析ＣＤ法分四部分施工，中间施作中隔壁，因而在模拟计算中，ＣＤ法施工造成的隧道水平收敛分为８部分研究，将施工处水平变形最大的两个地方作为观测点，模拟计算其相对位移。输出的模拟结果如表所示。表４．１４Ｐ遂道ＣＤ法施工引起的水平收敛值１号升１号初２号２号３号３号４号开４号ＩＩＩＩＩＩＩＩＣＤ法挖支开挖初支开挖初专巧轨方－－－水平收敛１９Ｅ－．３．５Ｅ３７０．．０００．〇〇〇．．〇〇０〇〇〇４．１－－－值／ｍｍ０５０５Ｅ０５００２３－（Ｈ６２０３３８Ｉ１７１Ｅ０５ＩＩ水平收敛０－０００４０．０００３—０．０００２０．０００１—＇。－胃—為；＾巧巧《鸿讀巧户图４－８水平收敛趋势图③初期支护应力分析－館畔？ｒ左ｆｌｉｍｗｔｆＴ）＇＇—一．一一、■：＝－■Ｐ造｜；Ｓ＇：藍晋／／丰倘／＼／ｉ／顏＾画＇＾二ｐ：：心Ｉ：ｚ：：欄苟證Ｉ備．｜Ｉｖ？＾：＾画；：－一－图４９ＣＤ法第步初支应力图４１０ＣＤ－法第二步开挖应力图４１１ＣＤ法第Ｈ步开挖应力４２ 第四章施工方案评价指标数值模拟．一＊＊＾＊＂？＊—■ｖａａｅｎｓｕｖｓ一＂￡？々．？．筑－？＂Ｗ‘＊－＊＊￣０＾卢７？、沪？画＾＼ｉｓ＼／＼１纏／ｆＩ喔、／、苦ＩｉＨｆｐ；辞ｆＩ滞網哪＼｜＼Ｉ！／Ｉ＇。１：＝：＼ＥｉＶ＇｜＂Ｉ網＼ｙ＇．ＩＫＯＯＨＷ、■，ａｗ？］；■：，’■＇■？．ｊｍ－ｖｏＩ—’？ＪＯＩ１ｒｏ－－１４Ｄ４－Ｄ４１３ＣＤ法４Ｃ法第六步开挖应力图１２Ｃ法第Ｈ步初支应力图第四步开挖应力图＝，从上图可知，初期支护最大应力出现在第步开挖完成后的拱脚和拱腰处Ｄ法开挖时其值为１１７ｋｐａ，开挖下部时初期支护应力基本不变。说明Ｃ下面±体的开挖对初期支护应力影响较小。４．３．２上下台阶法结果①拱顶沉降工引起的拱顶沉降值如下根据数值模拟输出的结果，隧道采用上下台阶法施所示。Ｖ＊表４．巧上下台阶法施工引起的拱顶沉降Ｉ上下台阶法上台阶开挖上部初支下台阶开挖下部初支二材—￣ＩＩＩＩＩ－－－－－．０００００１２４０．００巧８拱顶沉降值／ｍｍ０．０００２３１０．０００巧８００９．｜｜绅Ｊ前１；阶０地透）号巧巧上舞罰支下食轿巧巧下歸初支二衬－０．００１■？０．㈱１５卖－０．００２Ｘ．ｇ？－Ｉ－０＾ｏｍｉｍ〇崖化０．０…０７２化７－Ｏ．ＯＯＺｂ图４－巧拱顶沉降趋势图－工过程中０．００１５如师，Ｗ上图表反映了在上下台阶法施，拱顶沉降值最大值为。出现在初支完成和二衬的过程中，随着施工完成，拱顶沉降值逐步趋于稳定②水平收敛上下台阶法分两部分施工，因而在模拟计算中，台阶法施工造成的隧道水平、、上收敛分为四部分研究，按施工步序分为上台阶开挖台阶初支、下台阶开挖二衬施做，模拟计下台阶初支和。将开挖处水平变形最大的两个地方作为观测点算其相对位移。输出的模拟结果如表所示：表４．１６上下台阶法施工引起的水平收敛上下台阶法一号开挖上部初支下台阶开挖下部初支￣ＩＩＩＩＩ／ｍｍ０．００００１２０．００００１５００收敛值｜０｜Ｉ１４３ 重庆交通大学硕壬毕业论文水１叫ｔ錢ｊ０．００００２！Ｉ００００…．０１５？Ｉ化０扫００１ｊＯ．ＯＯＯＯＯＳｙ＼Ｉ０／＼？？葫始巧巧力一号开孩±舒巧二的专．Ｔ台坑巧巧Ｔ絳对文４－图１６水平收敛趋势图③初期支护应力分析？成广ｒ—ｎＩａｒ，，＂＾＊＊巧５＊担＞柏６＾隻？＾的巧－＇‘茂茂＼Ｉｆ－％Ｉ：ｒｓ＼！：＾：满／＼｜；！ｈｍ￣１Ｉｒ＞＼ｐ：：＾、，Ｖ＇、：逆２Ｉ｜：Ｓ２ａ’、ｉｗｊ■＊ｓ＞？－－４１图１７上台阶初期支护应力图４８下台阶初期支护应力从上图可知，初期支护最大应力出现上台阶支护完成后的拱顶位置，其值为２６３ｋｐａ，最大拉应力出现在隧道底部，其值为１９６ｋｐａ。４３．．３留核心±上弧形导坑法结果分析①拱顶沉降根据数值模拟输出的结果，隧道采用留核也±上弧形导坑法施工引起的拱顶沉降值如下所示。表４．１７留心王上弧形导坑法施工引起的拱顶沉降ｙ一、留核也±上１号开号２号二号３号兰号４号开５初支号、ＩＩ弧形导坑法挖Ｉ初支Ｉ开挖Ｉ初支Ｉ开挖Ｉ初支Ｉ挖Ｉ开挖二衬—￣－－－－－－－－０．００００．００００．．拱顶沉降值．０．００００００．００寻７５０．００／ｍｍ２３１０７５８００９０１２４０巧８０２１７２０１４０１９７１９８顚加巧一—－ｖｎ—Ｕ－ｉｉＩ＾ｐ号焉号夸ｉ■ｆｔｏｆｔｉ＾始２号都茹Ｉ淺ＩＩ鹤擠ｈ莫極２…？；－０，００３４－图１９拱顶沉降趋势圍上图表反映了在留核也±上弧形导坑法施工过程中，拱顶沉降值最大值为４４ 第四章施工方案评价指标数值模巧－０．００２１７？，出现在上弧形导坑开挖支护完成后随着核也±开挖和后续支护拱；顶沉降值逐步趋于稳定。②水平收敛留核也±上弧形导坑法分五部分开挖，中间逐步施作初期支护，因而在模拟计算中，施工造成的隧道水平收敛分为１０部分研究。将开挖处水平变形最大的两个地方作为观测点，模拟计算其相对位移。输出的模拟结果如表所示：表４．１８留核心±上弧形导坑法施工引起的水平收敛一留核也±上１号号２号二号３号Ｈ号４号开５号初支、ＩＩＩＩＩ弧形导坑法开挖Ｉ初支Ｉ开挖Ｉ初支开挖初支挖开挖Ｉ二衬．．．．水平收敛值０００００００００．０００００００００００．００００．００００．００００．０００／ｍｍ０２１０２５００３６１４４３５６７５７９３６５。０巧Ｉ‘ｋＴｉｉ乂兴０．００１０．０００９〇０００？＼．ｏｏｏｏａ／ｏ．ａｏｏｓ／ｙ．ＯＯＯＯＡ．＼Ｏ０００２＼００００１＾．Ｖ兴分Ｖ％分办於人．八分ｊ图４－２０水平收敛趋势图⑤初期支护应力备１〇ＥＬＢＣＨＴＳｎ？５，Ｓ口ｌｉｏａ＾ｅｎｓＴＫｅｓ．Ｓ■：７Ｉ。，Ｖ’■Ｏｔａｗａ誦：＂。＾Ｉ１：；冷…一？－—产立一…ｎ＇？化々＊？化‘＼？ｔ－．－…Ｉ＊＊＊＂＂－－ｉ．３６Ｓ？ｅ＾．古化；一、加：＝．１ｆｉｌＴ．１１一■…山ｏｎｓ．＂６８？＊？ａｏ．，＇．■＇ｕＤｏｗｍ之■苦－一４２－图１环形第步初支应力图４２２环形第二步初支应力—＇錢ｉＮＤａＥＷＴｓｎｃｓ＞ｖｅＤ〇Ｅ＜ｒｓＴｉｃｓｓ品．．，记＂？。。？＇＊＊？〇ｖ？？？拍ｓｏ＊？（Ｗ，巧。歷＂、？ＷＶ．：Ｍ９Ｗｅ．０？？一占Ｉ如：ｓ：：＾／＼．／：：ｒｓ＼护／＼ｆＩ；ｆ匿於＇４＂饥＊？脚／＼ＩＩ国或＊＼Ｂ－４８２３０＾／；＾／＼■？－〇〇ＳＷＪ３－－．，，，：９〇ｔ〇４４ｍｃａ＂、方ｇ－；—１，一－，Ｊ？Ｗ？Ｔ６２ＷＭＤ３国０＊？ａ心—－．．１ｉｓａｏｓｗ．１…《ｅ？８，：■；苗．．、１柏巧１＊？３■：ｒ１３２６２Ｊｅ＾Ｉ：＾．■＾二．－－－？ＩＳＪＩＢＩＷＸＯ，３３４化０？图４－２３环形第Ｈ步初支应力图４－２４环形第四步初支应力一从上图可知，初期支护最大应力出现在第步开挖完成初支施做之前，其值为４２０ｋｐａ。４５ 重庆交通大学硕±毕业论文４．３．４交叉中隔壁（ＣＲＤ）法结果分析①拱顶沉降根据数值模拟输出的结果，隧道采用交叉中隔壁施工引起的拱顶沉降值如下所示。表４．１９ＣＲＤ法施工引起的拱顶沉降－ＣＲＤ法－一号开挖号初支２号开挖２号初支３号开挖Ｈ号初支￣ＩＩＩＩＩＩ－－－－－－－ｍｍ．０１８拱顶沉降值／５．６Ｅ０日〇００〇．０００２６〇．０００４１〇．０００４５Ｑ．０００５２￣￣ＣＲＤ法４号开挖四号初支５号开挖＾号初支６号开挖二衬－－－－－－／ｍｍ０．拱顶沉降值．０００品ｒ００００５８０．００１２８０．．００２４２０００２３９０．００扣９Ｉ拱顶沉蹲沪声ｉ巧巧巧巧為病媒姿令苗．０．００１？ａｃｘｕｓ＼－０．００７＼？？？０００化．■０．００３图４－２５拱顶巧降趋势图１－上图表反映了在０１？０法施工过程中，０２４２ｍｍ１＾拱顶沉降值最大值为．００，出现在第五步支护完成后，在这之后拱顶沉降值不再随着开挖增大、逐步趋于稳定。②水平收敛ＣＲＤ法分六部分施工，中间施作中隔壁，因而在模拟计算中，ＣＲＤ法施工造成的隧道水平收敛分为１２部分研究，将开挖处净空变形最大的两个地方作为观测点，模拟计算其相对位移。输出的模拟结果如表所示：表４．２０ＣＲＤ法施王引起的水平收敛Ｃ一一ＫＤ法号开挖号初支２号开挖２号初支３号开挖三号初支ＩＩＩＩＩＩＩ净空收敛值／ｍｍ．００００１７０．００００４２．００００３９０１００．００００３０．００００５４０００００６２．￣￣〇＾０法４号开挖四号初支Ｔ号开挖五号初支６号开挖二衬－－－．１．１净空收敛值／ｍｍ０．００００４００００７００００７０．０００１６２０．０００１６２０．０００化２净空收織：０山００２参？０沿００化０．０００１／＂々ｉ作為八咬武為Ｖ戸呼Ｉ－＼．．００００１ＳＪ：－０．００前４－２图６水平收敛控势图柏■ 第四章施工方案评价指标数值模拟③初期支护应力子？ｅａｅｍｓ—．：一…Ｍ：二片ｉ户’，＇＝－供Ｈ１－Ｉ．；芯／／＼目Ｉ／氏：Ｉ／＼＊；沾；證／證Ｉ／ｉ１＼＼／ｆ阪－．－■＂：诚１：＾－．Ｉ＼．、■￣，■，１－－图４－２７ＣＲＤ法第一步初支应力图４２８ＣＲＤ法第二步支巧应力图４２９ＣＲＤ第Ｈ步支巧应力一ｔ誦！ｉｈｉＶｙ、ｙ、ｉ：ｉ．；（／、－－－ＲＤ４３４３２ＣＲＤ法二图４如Ｃ法第四步初支应力图１抓Ｄ法第五步支护应力图次衬湖应力，最后拱顶处出现拉从上图可知，初期支护最大应力伴随开挖支护逐渐增大，，值为应力，其值为４３ｋｐａ，其他地方基本都是压应力两侧拱角产生压应力１３３３ｋｐａ〇Ｖ，４４．本草小结本章对施工方案评价指标选择及数值模拟进行研究，首先介绍了指标选取原、，则、施工安全施工进度等方面进行系统分析，对不同隧道施工方案从施工质量。。进而详细介从而选取评价指标其次，采用数值分析方法将部分评价指标量化绍了每种施工方案数值建模、数值计算及指标量化输出结果的分析，至此，经过数值分析的指标为量化指标，未经过数值分析的指标仍为定性指标。４７ 重庆交通大学硕±毕业论文４８ 第五章案例分析第五章案例分析本文选取国道２１４线青海省共和至玉树高速公路上的姜路岭陵道作为本文施工方案评价的案例分析，姜路岭隧道属于典型的高海拔隧道，将其作为案例具有一般性，可供其他高海拔隧道借鉴。设计中姜路岭隧道针对不同围岩等级采用不一同施工方案，如ＶＩ级围岩永久冻±段采用中隔壁法，Ｖ级围岩般段采用环形开ＩＶ工断面处于ＩＶ挖留核也王法，级围岩段上下台阶法；而本文选择的数值模掛施级围岩段。５．１项目概况５．１．１工程地质概况①地形、地貌隧道所在地区的地形是中间高四周低，东西两边山脉为峰脊，隧道海拔高程为４６９０ｍ，其海拔高度平均超过４２８０ｍ，地势呈现出西北方向较高东南方向较低的。，山，山趋势，总体起伏较大隧道处于中、浅切割区部分底部分较为平缓顶部分较为陡峭，山脊线起伏不大，山顶和山底分带特征很明显，山顶部分常年受到°°强烈的寒风侵蚀。整座山顶的大致坡度处于３０和４０之间，岩体有部分裸露在°外，山坡上有大量碎石堆积，山上植物稀少；山腰的坡度处于２（Ｔ和３５之间，有少量岩体裸露在外，其中大多就是坡积、坡洪积，地表植物较多；山底部坡度°化ｎ１，很小，５和之间，覆盖层大多是坡残积裸露在外的处于、坡洪积和洪积一岩体很少地段的植物发育地很好，还存有冻胀丘、注地Ｗ及滑塌。整个区，这域都处于片状的多年冻±分布区上，山底广泛分布着第四系松散堆积物，冰缘作用强烈，因此Ｗ注地、冻胀丘等冰缘地貌为主要特征。②气象隧道所处地区的气候是高原大陆性半干旱性气候，它的特征是冬季既冷又长，．，风雪普遍导致经常发生雪灾而夏季既凉又短，有充足的雨水高山上全年霜雪存在，每个地区的降雨量差异性很大，并且随着地势的升高而增加，大多分布在每年的５月份到９月份。，温度和雨水的蒸发量与海拔高度的増加星相反方向变化隧道穿越的地区冬长夏短，四季差别很小，白昼温差较大，大气压强较低同时含６０％，，氧量极少，其含氧量几乎只有平原地区的严重缺氧。白天太阳照射很足平－７均日照率为５０％６０％，不存在绝对的无霜期，每年冰冻时间高达个月，年平均温４９ 重庆交通大学硕±毕业论文°‘’－－４１度为．２Ｃ，年最高湿度为３．５Ｃ，年最低温度为０．３Ｃ，年个别最高温度为°２６－．６Ｃ，年个别最低温度为４８．ｒＣ，多年的平均降雨量为３６９．２画（实际的降雨，多年的平均蒸发量为３７２ｍｍ。量要稍微大点）１③沿线水系概况隧道所在地区沿线的地表水主要来自于姜路岭山脉吸收的大气降水，沿着坡－０．１〇面汇集．５ｍＶｓ，，坡面北部｜＾的流速流进山底小河然后在长水河汇集。坡０－３面南部Ｗ．１〇．４ｍ／ｓ的流速流进山底小河，然后在苦海汇集；这两个都是季节性流水，，，，在雨季水量大而旱季水量几乎为零小河河床很窄并且流水弯曲呈Ｓ型。④水文地质条件隧道所在地区的水文地质情况很复杂，大部分穿越连续片状的多年冻±区，，地表水遍布于山底注地，使草沼植被等发育良好从地区水文地质条件考虑将含水层分成４种。１）松散岩冻结水主要分布在隧道低珪地段的坡洪积覆盖层表面，因雨季降水量丰富且受山体，周围流水补给，所Ｗ含水量较大。隧道进口段冻结水比较大，表面的水坑多水。中植物发育较好，使隧道进口段开挖受到很大的影响２）基岩裂隙水基岩裂隙水分布在隧道洞身下半部分的泥粉质页岩与板岩互层、结晶灰岩之中，，地下水丰富且保存在已风化的缝隙之中大部分接纳了大气降水、冰雪融化水Ｗ及周围山体的地下水补给。山底流水Ｗ下降泉水流出或蒸发为主要形式，厚度很小且分散，，对隧道有很大的影响即开挖时出现滴水甚至线状流水的可能性很大。３）冻结基岩裂隙水冻结基岩裂隙水主要分布在洞身段上半部分的泥粉质页岩与板岩互层、结晶，灰岩的多年冻止层中，地下水大量保存在己风化的裂隙或冻±层的冰晶之中水量小，对隧道的影响也不大，即开挖导致冰冻岩石敲化后，出现滴水甚至流水的情况会使岩体整体强度下降。４）断层裂隙水断层裂隙水主要分布在洞身的泥粉质页岩与板岩互层之中，地下水大量保存＞在断层或破碎带中，接纳了小部分的大气降水、冰雪融化水１＾１及岩石缝隙水，在山底Ｗ下降泉水流出或蒸发为主要形式，分部为条带形状。对隧道开挖有很大的影响，在断层部位出现不利于排水的较大流水的可能性很大。⑤不良地质及特殊岩王５０ 第五章案例分析１）多年冻±的冻融滑塌－多年冻止的冻融滑塌Ｗ１０９国道左侧缓坡地段的４５处分布为主，面积只有－７０ｎｆ－－３０至，长宽分别为巧２０ｍ和１０巧ｍ，冻融滑塌部分将原路推移５１０ｍ，与隧道进出口大约相距１００米。２）诞流冰诞流冰是地表水在寒冷时节在地面冻结形成的带状、片状冰面，其大致分布－在隧道出口左面的边沟中Ｋ３２９巧２００．８ｌＬ／ｓ，。如枯号为时的右侧地表水流量为在寒冷季节会形成诞流冰，但对隧道出口并没有很大影响。３）水草地及水草沼泽水草地及水草沼泽广泛分布在姜路岭山间的珪地，尤其是隧道进曰处多年冻±区的冻结水形成大量的水草地及水草沼泽，冻±上线由其含水层厚度决定，其－埋深范围大致为１．６２．２ｍ，隧道进口受其影响较大。４）冻±口－１６２２连续多年冻止区分布在姜路岭进出及山顶位置，冻±区上限为．．化２８－４２ｍ下限。隧道上部的多年冻±层＾多冰、富冰Ｗ及饱冰的含亚粘王的碎石±＋为主，枯号为Ｋ３２９９４０的地方在３．５米到７．３米之间发现了很多冻结层状冰，洞身段枯号为Ｋ３３（Ｈ７００的地方在２０米到３０米之间发现了很多冻岩裂隙冰。冰冻岩２０－３８ｍ主要分布于泥质页岩夹板岩的强风化层之间，冰冻岩节理张开缝隙中或层间的冰粒、冰晶不够稳定，连续多年冻±及冰冻岩石对隧道洞身部分的影响较小，一却对隧道进口段影响很大，因为冻±冻结的时候岩体强度大，旦开挖多年冻±致其融化，，成为软塑状的含亚粘±的碎石±强度瞬间变得非常低形成隧洞就非，爆破开挖后岩体融化导致其强度降得很化常困难，容易。岩体冻结的强度很高受风化成为碎块。受高海拔低温、常年冰雪寒冷的反复冻融，隧道洞身很容易变凹形。５．１．２设计情况①横断面设计姜路岭隧道建筑限界中单洞净宽是１０．２５ｍ，横断面由Ｗ下几部分组成：（＋．５＋３＊２＋０．７５＋．７５）ｍ５ｍ。０．７５０．７５０，，建筑限界高度隧道内轮廓为单也圆断面其净宽是１１．１ｍ，净高是７．１８ｍ隧道内轮廓满足相关规定的同时也考虑了洞内排；：水等附属设施需要的空间，具体尺寸如下己１ 重庆交通大学硕±毕业论文？卿／／／车ＩＩ、５／道＼＼圳中）＼／’＼巧１／」％Ｉ＼支！任。！２寻｜１——．——誦山—場――．三－．．．．－．．１ｔ｜巧３７５一鼠一３７５Ｉ７５１ｍ．２Ｉ｜．？＾ｊｙ—５－图１隧道断面尺寸图（１：１００）②平级面设计在符合隧道线形总体走向的条件下，结合隧道所在地区的地形、地貌、工程地质水文条件Ｗ及工程造价等因素综合确定隧道轴线；此隧道为单向两车道，隧道纵断面设计综合考虑了隧道长度、行车安全、通风规模、施工效率、施工方向、排水、洞口位置等因素。隧道平纵指标如下：５一表．１道路路线平拟览表内路隧道名称起讫粧号隧道长度—（ｍ）Ｉ纵坡％平曲线￣￣姜路岭隧ＺＫ３２９＋６－ＺＫ３２９＋７二化．２１０４４．８棚洞＾Ｒ１６００｜￣￣￣￣ＺＫ３２９＋７－＋道左线１ＱＺＫ３３２６３５＾＾Ｒ＾ｉｍ５＾￣￣姜路岭隧ＹＫ３２９＋６－＝：３５．２ＹＫ３２９＋６８０４４．８棚洞２＾Ｒ１６００－道右线ＹＫ３２９＋６８０ＹＫ３３２巧巧＝Ｉ１．４５Ｉ２８４５２Ｒ６００直线⑤衬掏结构设计根据现场调研得到的各类参数、岩体结构和定性定量分析将隧道衬硕划分为四级：表５．２隧道衬彻分级表￣衬硕长度（ｍ）Ｉ麵称編号＾间深、＇！埋引敬啥洞浅埋浅埋深埋￣ＺＫ３２９巧－姜路岭隧道左线１０ＺＫ３３２＋６３５品４１５ＭＭ２＾＾姜路岭隧道右线ＹＫ＋－３２９６８０ＹＫ３３２巧２５６０３５５３０４０２２００４０５２ 第五章案例分析姜路岭隧道明洞二次衬御采用钢筋混凝±其他段采用Ｊ（ｉｌ喷混；凝±、钢筋巧、钢拱架、错杆等为初期支护，Ｗ钢筋混凝±或素混凝±为二次衬巧的复合式衬痴；二次模筑前，需挂聚氨醋保溫板、防水板、±工布并做好防水保温措施，并视实际地质情况増加超前支护措施配合施工。表３．３隧道复合式衬彻支护参数表围岩初期支护二次衬巧Ｉ级别抢钢筋网错杆钢拱架拱部仰拱７０ｃｍ７０ｃｍ－－－－Ｃ－明洞厚４５厚Ｃ４５钢筋松钢筋拾喷射３０ｃｍＶＩ级Ｃ３０低温早强０６．５钢筋口２ａ工５０ｃｍ如ｃｍ超前－字钢４５４５永久混凝止，模筑网，间距，间厚Ｃ厚Ｃ小导管支冻王２０ｃｍ厚口０２０ｘ２０ｃｍ距加ｃｍ钢筋栓钢筋检护（双排）低温早强格喷射２５ｃｍ、缀３日米长屯Ｃ３０低温早强６．日钢筋Ｉ２０ａ工５０ｃｍ加ｃｍ巫４２超前４５混凝±、模筑网，间距＾字钢，间厚Ｃ厚Ｃ４５，小导管支＂＇２〇ｃｍ厚Ｃ３〇２０ｘ２０ｃｍ距ＳＯｃｍ钢筋拾钢筋抢护）逕志ｆ（双排低湿早强检喷射巧ｃｍ、敬３日來Ｋ．Ｃ３０低温早强０６．５钢筋Ｉ２〇ａ工５０ｃｍ５０ｃｍ０４２超前混凝王、模筑网，间距字钢，间厚Ｃ４日厚Ｃ４日小导管支Ａ复ｆ２〇ｃｍ厚Ｃ３〇２０ｘ２０ｃｍ距Ｗｃｍ钢筋給钢筋检护（单排）＿深埋ｌＯＯｘ巧ｃｍ化旧曰ＷＩＡ低温早强私３？５米长…广０６．５钢筋、、……ＵＯａ工５０ｃｍ日０ｃｍ屯４２超前Ｖ级２４ｃｍ厚Ｃ２５＾〇巧注浆错＾…，气厂厂，？是二！网■Ｃ４５，间距字钢，间厚Ｃ４５房小导管支，＇浅尘Ｘ埋＋曲ｎ喷ｆｔ射ｗ給化杆化ｎ距ｗ入，间２０ｘ２０ｃｍ记距７５ｃｍ钢脈钢筋拾护（单排）＾兰１００ｘ７５ｃｍａｉ３５＾氏单层。６．５化…１１８工字４５ｃｍ４５ｃｍ〇４２超前２６ｃ５’错钢筋刚Ｉ曰］钢，间距胃Ｃ４５厚Ｃ４５小导管支卿置＾乂射給巧謠距距２０ｘ２０ｃｍ８０ｃｍ钢脈钢筋捡护（单排）记；氏１００ｘ８０ｃｍ３．０米长Ａ〇目？日１１６工４０ｃｍ４０ｃｍ单层字．。…．２〇ｍ巧错ＩＶ级钢筋网，间钢，间距厚ａｓ厚＂５；喷款射抢岸’講岩巧浆错杆距娜巧訓ｌＯＯｃｍ铜雛讓抢…气貫ｆｌＯＯｘｌＯＯｃｍ④防排水保温设计姜路吟隧道采用防排水与保温相结合的方案，做好防排水设计，确保围岩裂隙水能顺畅的排出隧道，降低围岩冻胀导致隧道衬彻破坏及衬彻结构本身冻胀破坏发生的可能性４００ｇ／ｎｆＥＶＡ防水板．２ｍｍ）。适用王工布（）加（厚１，防水板幅５３ 重庆交逝大学硕±毕化论文４－６ｍ工缝，衬彻混凝±中添加高效、沉降缝处都采用中埋式橡胶止水带宽，在施复合防水剂，提高结构自身的防水性，二次衬彻采用Ｃ４５混凝王，因而结构混凝１止防水才能达到Ｓ０，通过排水管、防寒泄水洞、保温出水口等设施进行排水。上述用于保温的材料必须具备防水、防火、保冷抗冻和耐腐蚀等优点，因此设计在隧道内轮廓表面安装福利凯保温系统的保温方案，此系统的主要材料参数如下：表５．４保温材料主要技术参数￣项目名称单位技术性能ＩＩ厚度ｍｍ４５＂°°°－＋３ＱＱ使用溫度范围１９６ＣＣ￡－－ＷＴ１０２９４９８８．导热系数ＧＢ／１／ｍ．Ｋ０．０２６００３３ＧＢ／Ｔ８６－吸水率１０２００５％＾Ｂ／Ｔ８６２４－燃烧性能Ｇ：Ｉ９９７难燃Ｂ１￣￣￣￣￣烟密度等级（ＳＤＲ）％《５垂直燃烧性能ＧＢ／Ｔ８６２４－巧９７某贊篡＾氧指数ＧＢ／Ｔ８６２４－１９９７％＞加圓謂－图５－２洞内防水板图５３洞内保温板５．２施工方案评价一上章通过评价指标选取、数值模拟４种施工方案已经将施工质量中的拱顶沉降、水平收敛和初期支护应力等评价指标定量化，所Ｗ接下来将要建立层次分析模型综合评价各个施工方案在高海拔地区的适用性。５１．２．建立层次分析模型为了更直观的将四种施工方案进行对比，根据上文综合分析和数值模拟定量５４ 第五章案例分析一化的指标为主要考虑因素，构造了含有３层结构的层次模型，属于同层的因素隶属于上层的某个因素，它的变化将会引起上层因素的变化，而该层因素也会随一层因素的变化而变化着下。目标层为最优施工方案Ａ；准则层表示影响最优施工方案选择的主要因素，分别有施工安全、施工质量（包括初期支护应力、拱顶沉降和水平收敛）、施工成本；方案层为各种备选的施工方案Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４。层次分析结构如下：目标旌工方累Ａｉｉｎ＾１工支顶平工工安应沉收进成全力降巧度本Ｂ１ＩＢ２ＩＩＢ３Ｂ４ＩＢ５ＩＢ６＂＇ＩＣＤ＾上下台＾Ｃ２留核。王上志形导坑法Ｃ３Ｃ品法Ｃ４Ｉ１ＩＩＩＩ］Ｉ图５－４层次结构模型５．２２．构造判断矩阵第四章已经对施工方案评价指标进行了详细的系统分析选取和数值模拟指标，得到的指标如下表，量化。现在可将其作为依据邀请高海拔隧道研究专家或参－９与过姜路岭隧道施工和监控量测的有关专家利用两两比较的，对相邻１尺；＾法Ｓ层次因素进行两两比较得出判断矩阵。表５５施工方案评价指标及说明编号评价指标指标说明１３１施工安全隧道施工中涉及的所有可能存在的安全问题Ｂ２施工质量）隧道在围岩压力的作用下初期支护所承受的力（初支应力Ｂ３施工质量（拱顶沉降）隧道施工过程中隧道顶部围岩的竖向位移Ｂ４施工质量（水平收敛）隧道净空宽度在施工中产生的水平收缩或扩张０５施工进度隧道施工过程中各工序的时间安排与进度Ｂ６施工成本隧道施工中发生的全部费用总和，包括辅助周转材料等Ｉ①Ａ－Ｂ层判断矩阵１－为明确准则层每个影响因素对目标方案选择的重要性，利用两两比较的９＝３＾３１＾２’＾’＾５６’’’＾｝尺度法对准则层，即施工安全、初期支护应力、拱顶沉降、水平收敛、施工进度和施工成本六个方面邀请专家进行相互之间的重要性打５５ 重庆交通大学硕±毕业论文二分，从而得到判断矩阵公如下：—＂１５２３７６———４２１５３２－３１２７４２公二１１－２－１５４３２１１１１１１７４７５２１１１１２１［６２４４」其中表示Ａ因素和马因素在姜路岭隧道施工要求中的重要性排序，和－６＝＝６１１２３４５６，。之间互为倒数，，，７，，，，，，，，〇）－②１３Ｃ层判断矩阵为了解方案层因素对准则层的重要程度，即各施工方案在姜路岭隧道施工有限元模拟中量化的拱顶沉降、水平收敛等指标进行两两比较。构造判断矩阵＝４＝－，其中Ｋ１２３５如１２３４。按照１９标度法对４种施工方案参，，Ｇ，，，，／，，，考上文数４模拟的结果输出进行两两比较并得出相应判断矩阵。对４种施工方案的判断依据部分如下：５－Ｃ表．６Ｂ２施工方案判断依据施工方案数值模拟最大初支应力（Ｂ２）ＩＣＤＣ１ｌＵｋａ法）ｐ（上下台阶法化２）２６３ｋｐａ留核也±上弧形导坑法（Ｃ３）４２０ｋａｐＣＲＤ法（Ｃ４）１３３３ｋｐａ５－表．７Ｂ３Ｃ施工方案判断依据一施工方案数值模拟最大拱顶沉降（Ｂ３）ＩＣ－０ＣＤ１．００２Ｌ７法：ｍｍ（）２－０上下台阶法（Ｃ）．００１５８ｍｍ－留核也±上弧形导坑法Ｃ３）０．００２１７ｍｍ（ＣＲＤ（Ｃ４－０法）．００２４２ｍｍ５－表．８Ｂ４Ｃ施工方案判断依据施王方案数值模拟最大水平收敛（Ｂ４）ＩＣＤ法（Ｃ１）０方００巧８ｍｍ上下台阶法（Ｃ２）０．００００１５ｍｍ留核如±上弧形导坑法（Ｃ３）０方００巧６ｍｍ５６ 第五章案例分析ＣＲＤｆｅ（Ｃ４）０．０００１７ｍｍＩ２４Ｂｌ注：Ｂ、Ｂ３、Ｂ为数值模拟量化指标，、Ｂ日、敞为未量化即定性指标。邀请专家对方案层因素Ｃ＝２ＣＣ１Ｃ３Ｃ４分别Ｗ准则层每个因素为变量进，，，｛｝，行两两之间对比得到判断矩阵Ｇ如下：Ｆｌ１１３１１丄７丄＾Ｉ「１＾叫５３２４３２５１３６３１３４２１８１Ｃ二二＝１３Ｃ１、Ｑｊ＇－１－３１５．１２，，３丄丄１３１７８９丄丄丄，２丄丄１４３９１５４２Ｌ３６Ｊ＿」Ｌ」｜１－３－１１－丄丄１－１３６「「５３２４５２５１８２２１４７２－－１＝二＝Ｑ１１１Ｑ３５〔６１１，，。３８１ｉ３４４３１３３１７１１丄丄１５５３１６Ｌ２」＿｜＿７３」１」其中Ｃ表示准则层每个因素＆对方案层（：的相对重要性排序，＾．和〇之间互ｙ；。＾，＝＝１Ｚ２３为倒数，Ｃ１４。，Ｊ，，，，，（）５．２．３层次单排序及相关计算①Ａ－Ｂ层相关计算６二＝１）计６／ｌ２．算判断矩阵每行元素乘积Ｍ．．６；，，，，，ｎ，ｊ２＝＝）计的６次方根Ｆ３為０１．３７．４算．８０２．０９０．２８０７Ｍ，，，，，；，＾［ｆ３）计算将向量东正规化，那么求得特征向量产１ｒ二０．３９６０．１Ｗ．０９７０．２５２０６５０．０３４０．０５６，，，，，占；［］４）计算判断矩阵的最大特征值其中公Ｗ表示向量公Ｗ的（），ｆ＝１Ｊ／５７ 重庆交通大学硕女毕业论文＾Ｓ＝６Ｊ４ｌｍａｘ（）第个元素，求得最大特征值为乂－Ｈｍｘａ口￣＝－一＝Ｃ／利用致性的指标＂１和平均随机性一致性指标ＣＫ／Ｗ计算本一＝－ＢＣ／（ＸＧ２８２６＝文Ａ，得到平均随机性致性指标值为ｎ６，层判断矩阵，当时一＝Ｗ＝Ｌ２４ａ？ａ（）２２８－，，Ａ，因此由平均随机性致性指标公式得小于０．１即Ｂ一致性层具有满意的。②Ｂ－Ｃ层相关计算－１）（：：＝（公＝１２３４５６＝１／２３４）每行元素乘计算每个判断矩阵，，，，，，，，，，与；７（）、４４二＝积Ｍｃ．Ｚ１２４．．．，，，，；，口［＂＝Ｊ、２）计算每个判断矩阵每行元素乘积组成矩阵的４次方根而二牺；＾一＝二３）分别计算每个判断矩阵ＧＣ．的＾，并将向量乐其归化处，＾＾（，）＂讯理：，那么求得特征向量Ｗ如下ｆＫ＇？＝＝＇０１．２７０．０６，ｗ０．１６０．２６０．０４０．５４．２０．５５０，，，，，（，［］，［广７＝＇＝Ｍ—０．１．１，ｗ．１２．。０５ｉ．Ｈ０．５２０９０５００．００．３．，，，，，（［］（，［ｆ７＇＝＝Ｍ０．０８０１１．２．５．３２．５．１３．０６０５，ｗ０００００．０５，，，，，，ｃ，［］。［厂４Ｃ）计算判断矩阵的最大特征值；Ｕ其中Ｇ．Ｗ表示向量爪的（），＇Ｚ第个元素，求得最大特征值如下：乂Ｃ二４２７ＡＣ＝４．２２ＡＣ二４２．．２）ｎ３ｍ？（，）ｍａｘ（，ａｘ（）＝４＝４１＝．义．０６乂．３义４０７，，腦片）眶批），，化的）一＝利用一致性的指标和平均随机性致性指标计算本４－１５８ 第五章案例分析Ｂ－Ｃ层一Ｃ／文判断矩阵，得到平均随机性致性指标值分别为０．０８９，０．０７４，０．０６７，一＝Ｗ＝．ｎ４０９致性指标公式得０．０２，化０４３，０．０２３，当时，，因此由平均随机性－２２．．１分别为０．０９，０．０８，０．０７４，０．０，００５０．０２６，０，ＢＣ，均小于即层具有满一意的致性。５．２．４层次总排序通过如下计算公式得到每种施工方案相对于目标方案的最后权重，具体如下：６二Ｘ二＝ＷＷＺ１２３４ｋ１２３４５６，，，，，ｃ＊，（，，；，），ｒ，ＺＸ＝１．／中隔壁法总得分为：０．３９６０．０９７０．２５２ｒ１＝＝０．ｘ．１２０．１６０．１４０．１２０．０８０３２０．１３８，，，，，［］０．１６５０．０３４０．Ｍ６上下台阶法总得分为：０．３９６０．０９７０２５２．ｒ１＝＝０．．．ｘＷ．５５０２６０．５２０５２０１１０．５０．４９２＂，，，，，—［］０．１６５０．０３４０獅留核也王上弧形导坑法总得分为：０．３９６０．０９７，０．２５２ｒ＝＝０．ｘ．．２７０．０４０．１９０．０５０２６０．１３０１８３，，，，，［］０．１６５０．０３４０．０５６ＣＲＤ法总得分为：５９ 重庆交通大学硕上毕业论文０．３９６０．０９７０．２５２ｆ１＝＝０．０６０．５４０．１５０．３１０ｘ．１．５５０．０５０８７，，，，，［］０１６５０．０３４０．０５６由最后总得分可知，上下台阶法得分最高，是姜路岭隧道应当选取的最佳施工方案；留核也±上弧形导坑法和ＣＲＤ法得分很接近，可Ｗ采用此方案但不建议选择；ＣＤ法得分最低。通过Ｗ上对姜路岭隧道多种施工方案的评价，得出上下台阶法为高海拔陵道ＩＶ级围岩施工最佳方案。这个结论与实际是吻合的，即姜路岭隧道在实际施工中一ＩＶ级围岩段（占隧道总长的８０％Ｗ上）采用的是上下台阶法，进步验证了本文评价方法的有效性，；同时送个结论也与数值建模量化施工质量评价指标时围岩－断面参数（包括围岩等级）的选择有关，从而说明数值模拟层次分析评价方法的正确性。５．３本章小节本章利用前文介绍的施工评价方法对高海拔地区典型隧道－姜路岭隧道进行，包括工程地质概况和设计情况施工方案评价。首先介绍了项目概况；接着采用数值模拟－层次分析法对姜路峰隧道某围岩等级可Ｗ采用的多种施工方案进行评一价研究，具体包括建立层次分析模型、构造判断矩阵、进行相关计算和致性检验，最后得到各施工方案的层次总排序。６０ 第六章结论与展望第六章结论与展望、本文通过对高海拔隧道的现状总结、己有施工方案分析施工方案评价方法选择，初步取得Ｗ下成果：、数值模拟量化评价指标等研究①总结常用施王方案的优缺点归纳总结常用施工方案的施工工艺、适用条件和优缺点。②数值模拟多种施工方案，量化评价指标利用案例隧道的相关围岩及断面参数建立不同施工方案的数值模型，选择有限元软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ模拟不同施工方案的施工过程，得到并输出拟量化评价指标标一起进行层次分析。的指标数值，将其作为定量指标与定性指③将数值分析法和层次分析法相结合评价施工方案本文利用数值分析方法能观察隧道施工时围岩变形和各部位受力情况，并输出相应数值的优点，将其与层次分析法相结合进行施工方案评价。具体操作中将部分定性评价指标利用数值模拟隧道施工的方法量化，大大降低层次分析法本身。模糊性，使决策者在施工方案的选择时判断更准确④借助案例分析验证了本文施工方案评价方法的可行性与正确性选择能典型代表高海拔隧道的姜路岭隧道进行实证分析，通过数值模拟量化指标、建立层次分析模型、构造判断矩阵Ｗ及进行相关计算排序得到最佳施王方－案的过程，验证了数值模拟层次分析法的可斤性；结合姜路岭隧道实际施工方案。发现与本文得出的最佳施工方案吻合，说明了本文研究方法与过程是合理的，⑤上下台阶法为高海拔地区ＩＶ级围岩最佳施工方案王方案由于高海拔地区地质环境特殊，不同围岩等级和冻止与否都将影响施案例分析，得到高海拔地区特定围岩下的最佳的选择，所Ｗ通过特定围岩情况的施工方案。一，但更进从上述成果看，本文己经达到研究目标步研究会发现还存在Ｗ下不足：①对于施工方案评价指标的选取只从施工质量、施工安全和施工进度Ｗ及施工成本考虑，今后的研究，未考虑到高海拔地区施工造成的工料机效率下降问题应在评价指标的选取上考虑更加全面。－②虽然证明了数值模拟层次分析法的可行性与正确性，但方法本身还是涉及一到专家打分定的主观性和模糊性，所Ｗ探索其他更准确的评价方法还是，带有非常有必要的。６１ 重庆交通大学硕±毕业论文６２ Ｍ■致谢本论文的完成，得益于我的导师李红铜教授。无论是论文的选题、整体构思、，，资料的收集，还是过程修改成文定稿我都得到了李老师悉也的教导和无私的，才使我克服工作和生活上的压力帮助。正是由于李老师的关也和帮助，在繁忙的工作之余完成这篇论文。由此，我衷也感谢李老师的付出，她严谨的治学精神和雷厉风行的工作作风让我终生受益，也将继续激励我今后的工作和生活。其次要感谢在重庆交通大学就读期间所有的授课老师，是您们的无私付出，才让我们收获知识。然后要感谢我的同学和朋友，你们为我顺利完成这篇论文提！供了帮助，你们是我学习、工作的精神支柱。。再次感谢我的家人和长辈最后。，感谢对本文提出宝贵意见的各位专家６３ 重庆交通大学硕±毕业论文６４ 参考文献＾参考文献ｌｍ＿＾ｍｈ村：ａｒ：ｔ３．ｈｒｂｈｌ２０１３０聲ｃ１１７２５１０．ｈ化ｅｔｃｏｔｍｏｎｔｅｎｔｔ［】ｐ／／ｅｐｐｅ／ｑ／／３＿２．Ｄ：．重庆．２０１３±学位论文：重庆交通大学［］杨成多年冻±区涧室开挖的力学机制研究［】［硕］Ｄ：．高海拔寒区高速铁路隧道施工及抗防冻技术研究：硕±学位论文．］［］成都西南交间董玉辉［通大学．２化１４．．Ｄ：±学位论文．兰：兰［］任文效软岩大变形小净距隧道施工方案优化硏究［［硕］州州交通大］学．２０１４．：问李世歡软弱围岩性状非对称公路階道施工方案优化研究阿顺±学位论刃巧安：长安大学．２０１２间．赵朋辉，孙斌等．基于ＡＨＰ法的长大隧道施工方案优化研究川．西南民族大学学报（自然２０１４４０－科学版）：３１６３２０，，间７．．．［］许猜宋吉荣建设工程施工方案评价模型的构建分析川四川建筑科学研，－２０１３．究巧阳１：３３２３３５，，）－．公路２０１４４：２２５２巧脚侯瑞椒申玉生陈明奎大跨小净距偏压隧道施工方案优化分析川，阳）问．李升冉．險道近接施工对既有桥粧稳定性的影响及施工方案优化Ｄ：硕ｉ学位论文．长沙：［］［］２０１３长沙理工大学．［ｌ〇］．Ｔ文其，王晓形等．龙山浅埋大跨度连拱隧道施工方案优化分析川．岩石力学与工程学－报２００５２４２２：４０４２４０４７，，（）１１．４Ａ．、．麻地河中国±木工程学会中国±木工程学会隧［］雷华号隧道施工方案比较分析［］道及地下工程分会．中国±木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文－Ｃ．２００６４６１４巧集＿七．［］中国±木工程学会、中国木工程学会隧道及地下工程分会，，－１２．．．：，２０１４４１０４１０７［］胡雪罗张新星大跨度双连拱隧道施工方案对比优化分析川北方交通，阳）１３．．下穿既有客运专线城市铁路双连拱隧道施工方案化化川．［］赵玉肖中外公２０１３３３０３－路：２０４２０７．，，（）．１４．：：［］刘春赔单拱超大断面铁路隧道施工方案优化研究间顿±学位论巧北京北京交通大学．２０１１申录君．软弱地层大断面隧道施工方案优化与施工技术研河０：［巧］顿±学位论巧乂化中南大学．２０１２口坤粪建伍．鹤上大断面小净距隧道施工方案优化分析叫岩王力学，，夏才初等２００９３０１－：２３６２４０，）（１７．，．蒋坤夏才初等．节理岩体中双向八车道小净距隧道施工方案优化分析川岩±力学［］，６５ 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