文档介绍：第1章绪论
选题背景及意义
自1820年以后,铁路成为新的运输手段。1827年在英国、1837年在法国先后开始修建铁路隧道。随着铁路运输事业的发展,隧道也越来越多,先从当时经济比较发达的欧洲各国开始,然后是美国和明治维新后的日本。经济的发展、社会的进步要求有更高的交通运输速度,以加快社会活动节奏,扩大人际间的交往。由于铁路在速度和其他技术、经济指标上的优势,19世纪后半叶至20世纪初,铁路得到了大的发展,并促进了社会、经济的进步;凡经过铁路建设大潮的国家,其经济都得到了长足发展,并演变为当今的发达国家。
我国修筑的第一条铁路隧道是1890年建成的台湾狮球岭隧道。限于当时我国的局势和建设资金短缺等原因,我国并没有经历铁路建设大潮,铁路建设也毫无规划,而且严重滞后。为了改变铁路的落后、被动局面,根本出路就在于依靠科技进步,大力发展重载和高速技术,特别是高速技术。新中国成立后,特别是随着我国改革开放的深入,市场经济迅速发展,人口城市化进程加速,国际交往急剧增加,旅游事业日趋兴旺,诱发了大量的客运需求。人民生活水平的提高,时间价值观念的增强,对缩短旅行时间、提高服务质量的愿望也日益强烈,从客观上提出了发展高速铁路客运系统的社会需求。可见,既有铁路已不能满足人们出行的需求,修建高速铁路符合我国人民的愿望。
进入新世纪后,国民经济的持续快速发展,使得铁路运输在数量和质量两个方面,都面临着新的更高的挑战;在2020年前我国全面建设小康社会中,铁路肩负着提供运力支持,当好先行的重要历史使命。因此,铁路必须抓住机遇实现跨越式发展,走新型工业化道路。其主攻方向应是“扩大路网规模,完善路网结构,提高路网质量”。我国幅员辽阔,人口众多,经济尚不发达,能源相对紧缺,这就必须发展运力大、占地省、能耗低、污染轻、安全可靠、的交通运输工具来解决大量客流和货流的快速运输问题。高速铁路在这些方面具有明显的优势,可见,修建高速铁路完全适合我国的国情和运输发展的需要。
国内外现状
根据我国的国情和路网现状,尤其现在我国货运供需矛盾特别突出的实际情况,即将或已经开工的客运专线有些近期为客货共线铁路,远期发展为客运专线铁路。在规划的
“四横四纵”高速铁路客运网当中必然会出现大量的黄土隧道。特别是自西部大开发政策实施以来,西部黄土地区的建设得到国家重点支持。而黄土隧洞的修建涉及到西部交通、水利、通信等各重大基础设施工程。西气东输、西电东送,南水北调等大型工程中所修建的隧洞亦多穿过黄土地层。在黄土地层中开挖坑洞,容易出现坍塌,尤其是一旦渗漏水,围岩强度会大幅度降低,严重时,完全失去自稳能力。同时,黄土围岩开挖后若暴露时间过长,围岩周壁风化作用至内部,围岩体松弛加快,进而发生坍方等,因此,黄土隧洞的设计与施工难度较大,远远大于修建同类型的岩石隧洞,为确保黄土隧洞施工安全,必须加强对黄土隧洞施工期稳定性进行研究。
对于隧洞围岩稳定分析(或称隧洞力学分析)来说,目前国内外有关学术界和工程界多采用常规连续介质模型,如线性弹性、非线弹性、弹塑性、粘弹塑性、弹脆性介质模型等,把问题归到岩土力学参数统计平均值的计算问题。虽然很多学者目前在弹塑性和粘弹塑性分析方面做了大量的研究工作,但隧洞工程仍较多采用“线弹分析加经验修正”方法。隧洞支护体系的力学计算方法,有两种主要的理论分析方法,即:传统的“结构力学方法”和近代的“岩石力学方法”,对黄土隧洞而言,至今还没有一种系统成熟的针对黄土隧洞的计算方法,也没有形成黄土隧洞的独立理论体系,但近年来随着黄土隧洞的大量修建,我国在黄土隧洞方面取得了一些研究成果,并处在世界前列,这些将体现在即将问世的第四代黄土规范中。黄土是天然地质体,经历了漫长的自然历史过程,也经受了地质构造变动过程,所以围岩稳定和围岩压力理论与黄土力学和黄土土体结构的研究是分不开的。
大断面黄土隧道的特点
(1)隧道设计断面大
客运专线双线隧道,由于空气动力学效应及安全方面的要求,决定了隧道的设计断面大,考虑预留变形量下,按照《时速350km/h客运专线双线黄土隧道复合式衬砌》通用参考图(通隧[200530302)“V级围岩复合式加强衬砌断面”,。
(2)黄土地质围岩自稳能力差、易坍塌
由于砂质黄土结构相对疏松,其自身强度低,抵抗外力破坏的性能差,洞顶为厚层黄土层时,开挖后应力重新组合,自稳能力差,遇水土粒间的胶结作用遭到破坏,凝聚强度大为降低,再加上开挖过程的施工扰动,有可能出现围岩失稳现象,极易坍塌。
(3)黄土具有湿陷性、隧道基底需加固
黄土地基尤其是新黄土具有一定的湿陷性,在土体的自重压力或土的附加压力与自重压力共同作用下,一旦受水浸湿,土的结构迅速破坏,承载力急剧降低,随