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第1章 绪论 1

1.1我国黄土的分布及特征 1

1.1.1黄土的定义 1

1.1.2黄土的分布 1

1.1.3黄土的特征 2

1.2黄土隧道建设历史与现状 3

1.2.1铁路黄土隧道建设历史 3

1.2.2公路黄土隧道建设历史 5

1.2.3黄土隧道建设现状 8

1.3黄土隧道断面等级和跨度的划分 11

1.3.1黄土隧道断面等级划分 11

1.3.2黄土隧道跨度分级 13

1.4黄土隧道建设技术问题 14

1.5郑西高速铁路大断面黄土隧道建设的主要成果 16

参考文献 19

第2章 黄土隧道围岩工程特性 21

2.1物理力学特性 21

2.1.1物理力学参数指标 21

2.1.2弹性参数统计 26

2.2强度特性 27

2.2.1抗剪强度 28

2.2.2无侧限抗压强度 31

2.2.3抗拉强度 32

2.3变形特性 34

2.3.1固结试验、压缩系数和压缩模量 34

2.3.2黄土的三轴压缩和单轴压缩变形性质 36

2.3.3现场载荷试验及变形参数 37

2.4构造特征 40

2.4.1黄土垂直节理发育特征 40

2.4.2黄土结构和构造特征对强度的影响 41

2.4.3黄土力学性质的各向异性 43

2.4.4黄土构造特征对隧道稳定性的影响 48

参考文献 49

第3章 黄土隧道围岩分级 50

3.1影响黄土隧道稳定的因素 50

3.2分级指标体系 50

3.2.1形成年代对黄土分级的影响 52

3.2.2含水率对力学性质的影响 52

3.2.3埋深对物性参数的影响 54

3.2.4物理力学指标的变异性 56

3.3围岩分级 56

3.3.1分级思路及分级指标的确定 56

3.3.2围岩分级 58

参考文献 59

第4章 黄土隧道施工地表变形与裂缝规律 60

4.1黄土隧道施工变形特征 60

4.1.1变形与埋深的关系 60

4.1.2变形与工序的关系 62

4.1.3地表沉降变形与雨水的关系 62

4.1.4变形特征 63

4.2施工地表裂缝形成机理 64

4.2.1围岩构造特征 64

4.2.2各向异性力学性质 64

4.2.3施工地表裂缝形成机理 65

4.3施工地表裂缝形成规律研究 65

4.3.1地表裂缝调查 65

4.3.2裂缝规律物理探测 71

4.3.3裂缝规律坑探测试 72

4.3.4裂缝规律有限元分析 74

4.3.5裂缝发展规律离散元分析 78

4.3.6裂缝形成规律 81

4.4黄土隧道施工地层裂缝规律室内模型试验 82

4.4.1模型试验相似比的确定 82

4.4.2模型试验装置 83

4.4.3模型试验相似材料选择 84

4.4.4室内模型试验工况 85

4.4.5室内模型试验成果 85

4.5地表裂缝对隧道长期稳定性影响 90

4.5.1分析模型 90

4.5.2计算结果 91

4.5.3浸水影响分析 92

4.6地表裂缝施工预防控制与处理技术 92

4.6.1防止地表裂缝形成的施工控制标准 92

4.6.2减少地表裂缝危害性的洞外施工措施 92

4.6.3防止地表裂缝形成的洞内施工措施 93

4.6.4地表裂缝的处理措施 93

参考文献 93

第5章 黄土隧道深浅埋分界及设计荷载 96

5.1黄土隧道围岩破坏模式 96

5.1.1黄土隧道围岩破坏模式调查 96

5.1.2黄土隧道围岩破裂角现场调查 97

5.2黄土隧道深浅埋界定依据 98

5.2.1理论假定 98

5.2.2深浅埋界定判据 99

5.2.3深浅埋分界深度 99

5.3黄土隧道的设计荷载 100

5.3.1黄土隧道围岩压力计算理论 100

5.3.2黄土隧道围岩压力实测数据分析 102

5.3.3理论计算与实测压力对比分析 112

5.3.4围岩压力分布形式 118

参考文献 123

第6章 黄土隧道支护设计 124

6.1黄土隧道支护设计原则 124

6.2黄土隧道系统锚杆的作用机理分析 124

6.2.1浅埋隧道系统锚杆现场试验 124

6.2.2深埋隧道系统锚杆现场试验 134

6.2.3黄土隧道锚杆作用机理分析 141

6.3黄土隧道钢架作用机理分析及效果评价 145

6.3.1喷射混凝土早期强度与弹模试验 145

6.3.2三维数值模拟及分析 147

6.3.3钢架作用机理及评价 150

6.4黄土隧道超前支护作用效果分析 154

6.4.1小导管作用效果分析 154

6.4.2大管棚作用效果分析 157

6.5黄土隧道预留变形量分析 165

6.5.1Ⅳ级围岩隧道初期支护变形统计 165

6.5.2 Ⅴ级围岩隧道初期支护变形统计 166

6.5.3 Ⅳ级围岩隧道预留变形量确定 167

6.5.4 Ⅴ级围岩隧道预留变形量确定 168

6.6黄土隧道二次衬砌受力特征及设计思路 168

6.6.1二次衬砌荷载分配比例 168

6.6.2弹性抗力系数现场试验确定 169

6.6.3黄土隧道二次衬砌设计思路 171

6.7黄土隧道合理支护参数 173

参考文献 174

第7章 黄土隧道施工方法及关键技术 176

7.1黄土隧道施工方法概述 176

7.2不同工法施工过程的力学特性 179

7.2.1双侧壁导坑法力学特性 179

7.2.2交叉中隔壁法力学特性 183

7.2.3中隔壁法力学特性 187

7.2.4预留核心土台阶法力学特性 191

7.2.5各种工法力学特性综合评价 206

7.3工法适用性分析 212

7.3.1双侧壁导坑法分析 212

7.3.2交叉中隔壁法分析 212

7.3.3中隔壁法分析 213

7.3.4预留核心土台阶法分析 213

7.3.5各种工法适用性综合评价 213

7.4适用工法的关键技术及解决途径 214

7.4.1大断面黄土隧道稳定性的技术关键 214

7.4.2解决技术关键的原则与方法 214

7.4.3适用工法的关键技术 215

7.4.4浅埋大断面黄土隧道预留核心土台阶法适用技术参数 220

7.5三台阶七步开挖法施工技术 221

7.5.1工法简介 221

7.5.2施工工艺 221

7.5.3工程应用 224

7.6变形控制基准与监测方法 230

7.6.1大断面黄土隧道变形控制基准 230

7.6.2监测方法 234

参考文献 237

第8章 湿陷性黄土隧道基底处理技术 239

8.1基底稳定性评价 239

8.1.1黄土的湿陷性 239

8.1.2黄土湿陷性评价 240

8.1.3黄土隧道的基底稳定性评价 241

8.2基底处理方法 242

8.2.1基底处理原则 242

8.2.2基底处理方法 242

8.2.3挤密桩处理技术 243

8.2.4树根桩处理技术 246

8.3黄土隧道基底稳定性分析 249

8.3.1基础稳定性含义及判别依据 249

8.3.2现场激振试验 251

8.3.3试验结果分析 254

8.3.4隧道基底沉降长期稳定性评价 255

参考文献 258

第9章 黄土隧道下穿构筑物施工技术 259

9.1施工基本原则 259

9.2地表沉降控制基准 261

9.2.1下穿高速公路的沉降控制基准 261

9.2.2下穿运营铁路的沉降控制基准 261

9.3下穿高速公路施工技术 262

9.3.1工程概况 262

9.3.2技术试验 263

9.3.3技术优化 268

9.3.4下穿段应用 273

9.3.5道路沉降应急预案 275

9.4下穿运营铁路施工技术 276

9.4.1工程概况 276

9.4.2双层支护台阶法的设计与施工 277

9.4.3双层支护台阶法的力学特性 280

9.4.4双层支护台阶法适用性及关键技术 285

9.4.5轨道加固预案 287

参考文献 288

第10章 黄土隧道洞口边仰坡稳定性分析及防护技术 289

10.1洞口边仰坡防护的必要性 289

10.1.1洞口边仰坡防护现状 289

10.1.2黄土隧道边仰坡防护的重要性 289

10.2黄土隧道洞口边仰坡稳定性分析 290

10.2.1黄土边仰坡稳定性的影响因素 290

10.2.2黄土边仰坡的破坏模式 291

10.2.3黄土洞口边仰坡稳定性分析 293

10.3高速铁路黄土隧道洞口边仰坡防护技术 297

10.3.1郑西高速铁路黄土隧道洞口边仰坡防护 297

10.3.2高速铁路黄土隧道洞口边仰坡防护技术要点 304

参考文献 306

第11章 黄土隧道建设技术发展方向 307