黄土隧道工程

《黄土隧道工程》是近年来众多从事黄土隧道设计、施工、建设管理和研究人员集体智慧的结晶，特别是归纳了郑西高速铁路黄土隧道的建设经验和研究成果。《黄土隧道工程》分析了黄土隧道的建设历史与现状，总结指出黄土隧道建设技术问题和主要成果；阐述黄土隧道围岩的工程特性，提出黄土隧道围岩分级方法；揭示了黄土隧道施工地表变形与裂缝规律，确定了黄土隧道深浅埋分界及黄土围岩设计荷载的计算方法；详细论述黄土隧道各种支护措施的作用机理和效果分析，并提出黄土隧道合理支护参数；分析了不同黄土隧道施工工法的力学特性和适用性，指出适用工法的关键技术；结合工程实例介绍湿陷性黄土隧道基底处理和黄土隧道下穿构筑物施L技术；对黄土隧道洞口边仰坡稳定性进行了分析，给出黄土洞口边仰坡工程措施。
《黄土隧道工程》强调理论和工程实践的结合，对关键技术从理论分析、数值计算、模型试验、现场测试等多方面进行分析，明确提出设计参数和施工工艺，方便从事黄土隧道的科学研究、工程设计、施工和建设管理人员参考。 

第1章 绪论
1.1 我国黄土的分布及特征
1.1.1 黄土的定义
1.1.2 黄土的分布
1.1.3 黄土的特征
1.2 黄土隧道建设历史与现状
1.2.1 铁路黄土隧道建设历史
1.2.2 公路黄土隧道建设历史
1.2.3 黄土隧道建设现状
1.3 黄土隧道断面等级和跨度的划分
1.3.1 黄土隧道断面等级划分
1.3.2 黄土隧道跨度分级
1.4 黄土隧道建设技术问题
1.5 郑西高速铁路大断面黄土隧道建设的主要成果
参考文献

第2章 黄土隧道围岩工程特性
2.1 物理力学特性
2.1.1 物理力学参数指标
2.1.2 弹性参数统计
2.2 强度特性
2.2.1 抗剪强度
2.2.2 无侧限抗压强度
2.2.3 抗拉强度
2.3 变形特性
2.3.1 固结试验、压缩系数和压缩模量
2.3.2 黄土的三轴压缩和单轴压缩变形性质
2.3.3 现场载荷试验及变形参数
2.4 构造特征
2.4.1 黄土垂直节理发育特征
2.4.2 黄土结构和构造特征对强度的影响
2.4.3 黄土力学性质的各向异性
2.4.4 黄土构造特征对隧道稳定性的影响
参考文献

第3章 黄土隧道围岩分级
3.1 影响黄土隧道稳定的因素
3.2 分级指标体系
3.2.1 形成年代对黄土分级的影响
3.2.2 含水率对力学性质的影响
3.2.3 埋深对物性参数的影响
3.2.4 物理力学指标的变异性
3.3 围岩分级
3.3.1 分级思路及分级指标的确定
3.3.2 围岩分级
参考文献

第4章 黄土隧道施工地表变形与裂缝规律
4.1 黄土隧道施工变形特征
4.1.1 变形与埋深的关系
4.1.2 变形与工序的关系
4.1.3 地表沉降变形与雨水的关系
4.1.4 变形特征
4.2 施工地表裂缝形成机理
4.2.1 围岩构造特征
4.2.2 各向异性力学性质
4.2.3 施工地表裂缝形成机理
4.3 施工地表裂缝形成规律研究
4.3.1 地表裂缝调查
4.3.2 裂缝规律物理探测
4.3.3 裂缝规律坑探测试
4.3.4 裂缝规律有限元分析
4.3.5 裂缝发展规律离散元分析
4.3.6 裂缝形成规律
4.4 黄土隧道施工地层裂缝规律室内模型试验
4.4.1 模型试验相似比的确定
4.4.2 模型试验装置
4.4.3 模型试验楣似材料选择
4.4.4 室内模型试验工况
4.4.5 室内模型试验成果
4.5 地表裂缝对隧道长期稳定性影响
4.5.1 分析模型
4.5.2 计算结果
4.5.3 浸水影响分析
4.6 地表裂缝施工预防控制与处理技术
4.6.1 防止地表裂缝形成的施工控制标准
4.6.2 减少地表裂缝危害性的洞外施工措施
……
第5章 黄土隧道深浅埋分界及设计荷载
第6章 黄土隧道支护设计
第7章 黄土隧道施工方法及关键技术
第8章 湿陷性黄土隧道基底处理技术
第9章 黄土隧道下穿构筑物施工技术
第10章 黄土隧道洞口边仰坡稳定性分析及防护技术
第11章 黄土隧道建设技术发展方向 

    第6章黄土隧道支护设计
    本章重点说明黄土隧道支护设计中的几个问题，其中包括系统锚杆作用机理、钢架作用机理、超前支护效果、预留变形量分析以及二次衬砌的受力特征和设计思路，很后结合黄土隧道的跨度分级给出不同跨度隧道的支护结构参数。
    6.1 黄土隧道支护设计原则
    我国在黄土地区已建成大量隧道，如郑西高速铁路、黄陵至延安高速公路、神木至延安铁路、宝兰铁路复线黄土隧道群等。这些黄土隧道的修建，使我们积累了很多成功的经验，同时也有很多失败的教训，如神延线七楞山隧道为一条在新黄土、老黄土和黏土中开挖的浅埋铁路隧道，施工方案为正台阶先拱后墙法开挖，地下水主要为黏土层裂隙水，进洞100m时即发生初期支护喷射混凝土开裂，格栅严重变形现象。该线上的羊马河隧道施工过程中发现开挖后围岩不能自稳，变形很大，曾发生过多次塌方事故。从既有的施工经验可见，黄土隧道施工具有初期支护变形大，浅埋段黄土隧道施工引起的地表沉降量大，而且难以控制，容易发生坍方等特点。
    针对黄土隧道以上的变形特征，为确保施工与运营安全，总结形成如下支护设计原则：
    （1）设置超前预支护，控制开挖掌子面前方的变形
    黄土隧道的地表沉降在开挖掌子面前方即表现明显，为控制地表沉降和掌子面挤出位移，需要采取掌子面前方的超前支护措施，包括超前管棚，必要时可以设置掌子面超前锚杆。
    （2）加强初期支护，控制开挖掌子面后方变形
    掌子面后方围岩的变形越大，黄土围岩的稳定性就越差。所以对于黄土隧道，要制定严格的变形控制基准，采用刚度较大的喷混凝土+钢架联合支护体系，控制黄土隧道初期支护的变形。
    （3）采用辅助支护措施，控制初期支护的拱脚位移
    采用扩大拱脚、设置锁脚锚管等，提高拱脚附近围岩的承载力，控制拱脚下沉，从而控制黄土隧道初期支护体系的整体沉降，减少地表裂缝的发生。
    （4）采用复合式衬砌，合理预留二次衬砌的安全储备
    黄土隧道二次衬砌建成后，可能出现后荷现象，使作用荷载增加，二次衬砌应具有相应的力学功能设计，原则上宜采用钢筋混凝土或纤维混凝土衬砌。
    6.2 黄土隧道系统锚杆的作用机理分析6.2.1 浅埋隧道系统锚杆现场试验为研究黄土隧道锚杆的作用机理，结合郑西高速铁路黄土隧道的建设，在部分黄土隧道中进行了有、无锚杆的现场试验。对锚杆作用的综合效果进行评价。