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1 绪论 1

1.1 膨胀性黄土概况 1

1.1.1 膨胀性黄土的分布 1

1.1.2 膨胀性黄土的成因 2

1.1.3 膨胀性黄土地层划分 3

1.1.4 膨胀性黄土的基本特征 3

1.2 膨胀性黄土的物理力学特性 9

1.2.1 物理特性 9

1.2.2 力学特性 9

1.3 膨胀性黄土的工程特性 10

1.3.1 黄土隧道围岩压力特征 10

1.3.2 物理力学参数 10

1.3.3 膨胀性黄土围岩强度特征 12

1.3.4 膨胀性黄土变形特征 18

1.3.5 构造特性 22

1.3.6 黄土隧道初期支护的变形特征 27

1.4 膨胀性黄土隧道的研究现状 28

1.4.1 国外膨胀性黄土隧道研究现状 28

1.4.2 国内膨胀性黄土隧道研究现状 28

1.5 膨胀性黄土隧道变形特点 29

1.5.1 隧道变形的原因分析 30

1.5.2 隧道变形引发的事故特征 34

1.6 膨胀性黄土隧道支护方法选择 35

1.7 膨胀性黄土隧道支护技术研究的任务和意义 36

1.7.1 研究任务 36

1.7.2 研究意义 36

参考文献 36

2 膨胀性黄土隧道围岩变形 39

2.1 隧道围岩变形及破坏分析 39

2.1.1 围岩失稳变形原因 39

2.1.2 岩性的作用［5］ 41

2.1.3 地下水的影响［6-7］ 41

2.1.4 埋深的影响 41

2.1.5 施工因素的影响 42

2.2 围岩破坏模式 42

2.2.1 隧道围岩的局部塌陷 42

2.2.2 隧道围岩的拱形塌方 42

2.2.3 隧道围岩的异形破坏 43

2.2.4 隧道围岩的岩爆 43

2.3 围岩破坏准则 44

2.4 膨胀性黄土隧道围岩变形特性［20］ 44

2.4.1 黄土围岩结构 45

2.4.2 黄土围岩结构变形特征［22］ 45

2.4.3 黄土隧道围岩变形分类［23］ 46

2.4.4 黄土隧道围岩应力重分布［24］ 47

参考文献 50

3 膨胀性黄土隧道变形原因分析 52

3.1 水对黄土隧道变形的影响［1-3］ 52

3.2 围岩特性对黄土隧道变形的影响［4-7］ 53

3.3 初期支护对黄土隧道变形的影响［8-9］ 53

3.4 施工工艺对黄土隧道变形的影响［10-12］ 54

3.5 黄土隧道围岩受力的弹塑性理论解析［13-14］ 54

3.5.1 弹性理论解析 54

3.5.2 弹塑性理论解析 55

参考文献 56

4 膨胀性黄土隧道变形特性 58

4.1 建设期变形破坏的特征 58

4.2 建设期变形破坏的模式 59

4.3 建设期变形破坏的危害 61

4.4 深埋黄土隧道的变形特性 61

4.4.1 隧道拱顶及拱脚变形特点 61

4.4.2 深埋膨胀性黄土隧道相对收敛变形特点 62

4.5 浅埋黄土隧道的变形特性 62

4.5.1 洞内变形对比分析 62

4.5.2 拱顶及地表沉降对比分析 63

参考文献 65

5 膨胀性黄土隧道超前地质预报 67

5.1 常用的超前地质预报分类 67

5.1.1 地质分析法 67

5.1.2 超前勘探预报法 69

5.1.3 地球物理方法 71

5.2 超前地质预报的目的 72

5.3 超前地质预报包含的主要内容 73

5.4 超前地质预报存在的主要问题 73

5.4.1 缺乏超前地质预报完整概念 73

5.4.2 常见探测方法存在的问题 74

参考文献 75

6 膨胀性黄土隧道沉降及防治 77

6.1 地表沉降变形理论及预估方法 77

6.1.1 经验法预测 77

6.1.2 理论预测法 78

6.2 隧道沉降的主要因素 79

6.3 隧道地表沉降控制技术与标准 81

6.3.1 隧道地表沉降控制技术 81

6.3.2 隧道地表沉降控制标准 83

6.4 施工工艺的优化［21-22］ 84

6.5 地表沉降规律分析 85

6.6 地表沉降控制标准［23］ 85

6.6.1 控制开挖进尺及步长 85

6.6.2 仰拱、衬砌控制沉降 86

6.6.3 防排水 86

6.6.4 支护体系的施作要点 86

6.6.5 预留变形量 87

6.6.6 二次衬砌拱顶注浆 87

6.6.7 隧道底处理 87

6.7 初期支护 88

6.7.1 喷混凝土 88

6.7.2 锚杆 91

6.7.3 钢筋网 93

6.7.4 钢架 93

参考文献 93

7 膨胀性黄土隧道支护研究 96

7.1 支护原理分析 96

7.1.1 锚杆力学特性分析 96

7.1.2 喷射混凝土力学特性分析 97

7.1.3 复合衬砌结构安全性分析 99

7.2 支护与围岩相互作用研究 100

7.2.1 膨胀性黄土隧道围岩特征曲线 100

7.2.2 喷射混凝土的支护特征曲线［18］ 103

7.2.3 型钢钢架的支护特征曲线［19］ 103

7.2.4 格栅钢架的支护特征曲线［22］ 105

7.2.5 组合支护体系与围岩相互作用研究［24］ 105

7.3 膨胀性黄土隧道钢架作用机理分析及效果评价 107

7.3.1 喷射混凝土早期强度与弹模试验［30-32］ 107

7.3.2 钢架作用机理分析［36］ 111

参考文献 115

8 小河沟黄土隧道支护方法 117

8.1 工程概况 117

8.1.1 工程重难点 117

8.1.2 水文气象条件 118

8.1.3 安全预测评价及重难点对策 118

8.2 小河沟隧道施工组织设计研究 119

8.2.1 地质概况 119

8.2.2 设计原则［1-2］ 119

8.2.3 隧道设计类型及结构形式 120

8.3 小河沟隧道施工技术选择 121

8.3.1 施工工艺选择 121

8.3.2 施工技术难点和特点［3-5］ 121

8.4 超前支护 122

8.4.1 超前小导管 122

8.4.2 长管棚施工 125

8.5 初期支护 127

8.5.1 砂浆锚杆 127

8.5.2 中空注浆锚杆 128

8.5.3 钢筋网 128

8.5.4 钢拱架施工 128

8.6 防排水工程 131

8.6.1 透水盲管施工 131

8.6.2 防水层施工 131

8.6.3 结构防水 133

8.7 拱墙二次衬砌 134

8.7.1 施工准备 136

8.7.2 施工测量 136

8.7.3 钢筋制作与安装 136

8.7.4 台车定位 136

8.7.5 混凝土的运输、灌注和振捣 137

8.7.6 脱模养护 137

8.7.7 拱顶回填压浆 138

8.8 仰拱及填充 138

8.8.1 施工前控制 138

8.8.2 施工过程控制 139

8.8.3 施工后控制 139

参考文献 139

9 小河沟隧道监控量测 141

9.1 监控量测情况 141

9.2 监控量测措施 144

9.2.1 监控量测项目 144

9.2.2 隧道洞内、洞外观察 145

9.2.3 净空水平收敛量测及拱项下沉量测 145

参考文献 147

10 我国膨胀性黄土隧道建设发展趋势 149

10.1 我国膨胀性黄土隧道建设面临的问题 149

10.2 膨胀性黄土隧道发展趋势及展望 149

参考文献 150