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1绪论1

1.1 隧道岩溶危害1

1.1.1 研究对象界定1

1.1.2 隧道岩溶危害1

1.2 当前岩溶区隧道建设中存在的工程问题及研究现状2

1.2.1 岩溶区隧道建设中存在的问题2

1.2.2 岩溶区隧道建设工程问题研究现状4

1.3 本书的研究内容7

2溶洞区隧道工程问题研究中的有关问题探讨9

2.1 溶洞对隧道影响的地质力学模型及其研究方法9

2.1.1 溶洞分布规律与统计情况分析9

2.1.2 溶洞与隧道相互影响系统的简化模型10

2.2 溶洞对隧道影响研究的几个有关问题探讨11

2.2.1 分析方法及有关数值试验的概念11

2.2.2 采用连续介质分析的可行性13

2.2.3 位移等效参数的概念及有关问题15

2.2.4 隧道工程数值试验结果及其应用16

2.2.5 溶洞力学模型研究17

2.3 数值试验平台、试验误差及力学模型19

2.3.1 试验平台介绍19

2.3.2 数值试验误差分析19

2.3.3 溶洞—隧道系统数值试验模型及分析原理22

2.4 本章小结22

3大跨度溶洞时隧道施工中的几个问题分析23

3.1 问题的提出23

3.2 溶洞与隧道间岩柱垮塌机理分析23

3.3 隧道最小顶板厚度问题24

3.3.1 较完整岩柱的最小厚度分析24

3.3.2 受较大结构面控制时的岩柱塌陷分析27

3.3.3 隧道顶板安全厚度的经验估算法（松弛带高度估算法）29

3.4 隧道最小底板厚度问题29

3.4.1 半定量评价方法（荷载传递线交汇法）29

3.4.2 底板稳定性评价的力学分析方法30

3.5 本章小结34

4隐伏溶洞对圆形隧道影响的数值试验研究35

4.1 数值试验模型、参数及其方案设计35

4.1.1 数值试验模型及边界条件35

4.1.2 隧道围岩—支护结构体系数值试验模型的参数选取36

4.1.3 溶洞对圆形隧道影响的数值试验方案设计37

4.2 顶部溶洞对圆形隧道稳定性影响的数值试验分析38

4.2.1 顶部溶洞对隧道周边关键点位移的影响规律探讨38

4.2.2 顶部溶洞对围岩应力影响规律的探讨43

4.2.3 顶部溶洞对围岩塑性区影响的规律分析45

4.2.4 顶部溶洞对支护结构内力的影响规律探讨46

4.2.5 顶部溶洞影响规律小结48

4.3 底部溶洞对圆形隧道影响的数值试验研究50

4.3.1 底部溶洞对隧道位移的影响50

4.3.2 底部溶洞对围岩应力特征的影响54

4.3.3 底部溶洞对围岩塑性区分布的影响56

4.3.4 底部溶洞对支护结构内力的影响57

4.3.5 小结59

4.4 水平溶洞对圆形隧道影响的数值试验研究62

4.4.1 水平溶洞对隧道周边关键点位移的影响规律探讨62

4.4.2 水平溶洞对围岩应力的影响67

4.4.3 水平溶洞对围岩塑性区的影响69

4.4.4 水平溶洞对支护结构内力的影响71

4.4.5 水平溶洞影响规律小结73

4.5 不同地质条件时溶洞对隧道稳定性态的影响分析77

4.5.1 岩溶区隧道围岩应力和位移的影响因素77

4.5.2 侧压力系数对围岩应力的影响78

4.5.3 围岩类别对溶洞对隧道影响规律的研究81

4.5.4 小结88

5 隐伏溶洞对城门洞型隧道稳定性的影响90

5.1 溶洞—隧道体系的力学模型及其参数90

5.1.1 溶洞对隧道影响的数值试验方案设计90

5.1.2 溶洞对隧道影响的数值试验方案设计90

5.2 顶部溶洞对城门洞型隧道影响的数值试验研究91

5.2.1 顶部溶洞对隧道位移的影响91

5.2.3 顶部溶洞对隧道围岩应力变化特征的影响96

5.2.4 顶部溶洞对隧道围岩塑性区变化特征的影响99

5.2.5 顶部溶洞对锚杆轴力的影响100

5.2.6 顶部溶洞对喷层内力的影响102

5.2.7 小结104

5.3 水平溶洞对城门洞型隧道影响的数值试验研究106

5.3.1 试验模型参数及试验方案设计106

5.3.2 水平溶洞对隧道位移的影响107

5.3.3 水平溶洞对隧道围岩应力变化特征的影响112

5.3.4 水平溶洞对隧道围岩塑性区变化特征的影响114

5.3.5 水平溶洞对隧道支护结构性态的影响116

5.3.6 小结119

5.4 底部溶洞对城门洞型隧道影响的数值试验研究123

5.4.1 底部溶洞对隧道位移的影响123

5.4.2 底部溶洞对隧道围岩应力变化特征的影响127

5.4.3 底部溶洞对隧道围岩塑性区变化特征的影响129

5.4.4 底部溶洞对隧道支护结构性态的影响131

5.4.5 小结133

5.5 侧边溶洞对城门洞型隧道影响的数值试验研究135

5.5.1 试验模型参数及试验方案设计135

5.5.2 侧部溶洞对隧道围岩变形特征的影响136

5.5.3 侧边溶洞对隧道围岩应力变化特征的影响139

5.5.4 侧边溶洞对隧道围岩塑性区变化特征的影响143

5.5.5 侧边溶洞对锚杆轴力的影响146

5.5.6 侧边溶洞对喷层内力的影响148

5.5.7 本节结论及建议150

5.6 隐伏溶洞对隧道稳定性影响的范围探讨154

6 既有溶洞对隧道掌子面空间效应影响的研究156

6.1 问题的提出156

6.2 岩溶区隧道开挖中空间效应研究中的有关概念156

6.2.1 空间效应的模拟问题及有关概念156

6.2.2 位移空间变化特征研究中的有关概念158

6.3 溶洞对隧道空间效应的影响研究159

6.3.1 数值分析计算模型159

6.3.2 顶部溶洞数值试验结果及分析160

6.3.3 水平溶洞试验结果及分析165

6.4 本章小结及施工建议168

7 岩溶隧道工程问题的应对措施研究170

7.1 引言170

7.2 岩溶区隧道建设中存在的问题171

7.3 岩溶区隧道围岩—支护结构的稳定性评价方法171

7.3.1 隧道距岩溶溶洞的安全距离确定171

7.3.2 隧道施工期围岩—支护结构稳定性的判别方法173

7.4 岩溶区隧道设计、施工和支护的设计原则175

7.4.1 岩溶区隧道的设计原则175

7.4.2 岩溶区隧道的施工和支护原则175

7.5 岩溶区隧道施工方案及主要内容177

7.5.1 进行施工前岩溶勘察和地质调查177

7.5.2 施工中的超前预报和安全监测工作177

7.5.3 施工中的动态设计和施工178

7.5.4 施工完成后的检测、验证和资料的分析阶段178

7.6 本章小结179

8 宜万铁路金子山岩溶隧道施工技术及工程实践180

8.1 工程概况180

8.2 复杂岩溶隧道四阶段施工技术应用181

8.3 复杂地质条件隧道综合立体式超前地质预报技术182

8.3.1 物探法超前地质预测原理及技术182

8.3.2 综合立体式超前地质预报技术及相关问题探讨186

8.3.3 综合立体式超前地质预报范围及相关问题188

8.4 综合立体式超前地质预报在新疆穿天山公路隧道中的应用188

8.4.1 将军沟隧道概况189

8.4.2 玉希莫勒盖隧道概况190

8.4.3 将军沟隧道TSP探测191

8.4.4 玉希莫勒盖隧道地质预报194

8.5 本章小结196

9 武都水库导流洞穿越既有岩溶隧道稳定性分析及评价197

9.1 工程概况及工程地质条件197

9.1.1 工程概况197

9.1.2 工程区域内的岩溶形态及发育特征197

9.1.3 隧道地质条件198

9.2 岩溶区隧道现场量测试验概况198

9.3 围岩内部位移场特征的对比分析198

9.4 隧道特征点变形特性的对比分析200

9.4.1 无溶洞时隧道围岩空间效应特征曲线200

9.4.2 隧道典型断面位移观测结果对比分析201

9.4.3 侧边溶洞对隧道水平位移的影响分析201

9.4.4 顶部溶洞对隧道位移影响的观测结果及分析203

9.5 围岩及支护结构应力的对比分析203

9.6 武都水库导流洞施工期稳定性评价204

9.6.1 收敛速度评价准则应用205

9.6.2 支护结构内力评判标准应用208

9.7 本章小结208

10 研究结论210

参考文献212