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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