中国公路隧道技术的现状与发展140

中国公路路隧道技技术的现现状与发发展——更加安全全、快捷捷、环保保、节约约重庆交通通科研设设计院院院长国国家山山区公路路工程技技术研究究中心主主任中中国公公路学会会隧道工工程分会会理事事长中中国土木木学会隧隧道与地地下分会会副理事事长蒋树屏（研究员、、工学博博士）劈山开道道，破坏坏环境，，边坡失失稳——渐成历史史逢山穿隧隧，保护护环境，，减少征征地——已成共识识遇水架桥——未必定义水下隧道道——多种选择择咱们共同同讨论我国公路路隧道建建设基本本情况2环保型隧隧道建设设技术研研究与实实践3隧道监控控量测及及围岩分分级技术术创新11、我国公路路隧道建建设基本本情况二十多年年来，中中国公路路建设蓬蓬勃发展展。截至至2007年底，我我国公路路及隧道道建设规规模如下下表所示示：1我国公路路隧道建建设基本本情况总里程同比增长公路358.37万公里3.67%等级公路253.54万公里11.06%高速公路5.39万公里18.06%隧道2555.5公里38.75%4673座23.36%隧道同比比≫公路路同比公路，向大山延伸环保，正深入人心用地，将更加节约表明:我国大陆陆特长公公路隧道道No.隧道名长度(m)位置车道通风方式1秦岭终南山隧道

18020陝西2×23竖井分段纵向式

2大坪里隧道

12290甘肃2×22竖井分段纵向式

3包家山隧道11500陝西2×23斜井分段纵向式4宝塔山隧道10391山西2x2竖斜井送排式纵向通风5泥巴山隧道9985四川2x2斜井+竖井分段纵向式6麻崖子隧道9000甘肃2x2斜竖井送排+射流风机纵向7龙潭隧道8700湖北2×2立坑送排+射流风机纵向式8米溪梁隧道7923陕西2×2左(右)洞单井送排式通风9括苍山隧道7930浙江2×2纵向式+半横流式(排煙)10方斗山隧道7581重庆2×22座斜井送排式纵向通风1我国公路路山岭隧隧道建设设情况No.隧道名长度(m)位置车道通风方式1厦门海底隧道(钻爆)5960福建3×2竖井送排+射流风机纵向式2上海长江隧道(盾构）8955上海3×2横向式3

武汉长江隧道(盾构)3630湖北2×2横向式4

上中路隧道（盾构）2800上海2×2横向式（双层双向

）5

复兴东路隧道

盾构）2785上海3×2横向式（双层双向

）6

南京玄武湖隧道(盾构)2660南京3×2

7

大连路隧道(盾构)2566上海2×2横向式8

外环越江隧道(沉管)2882上海4×2纵向式9

珠江隧道(沉管)1238广东3+3纵向式（道路、铁道并用）10

宁波常洪隧道(沉管)1053浙江2×1纵向式我国主要要水下公公路隧道道1我国公路路隧道建建设基本本情况No.隧道名长度(m)位置车道数x隧道洞数1白鹤嘴隧道1240重庆4x22龙头山隧道1020广东4×23万石山隧道1170福建

最宽处25.89m的地下立交4大阁山隧道496贵州4×15金州隧道521辽宁4×16雅宝隧道260广东4×27金鸡山隧道200福建4×2(连拱)8罗汉山隧道300福建4×2(连拱)9魁岐隧道1596.1福建最宽处27.42m的地下立交我国大跨跨径公路路隧道1我国公路路隧道建建设基本本情况公路隧道道标准断断面1我国公路路隧道建建设基本本情况2车道A=65m2高宽比=0.673车道A=96m2高宽比=0.544车道A=136m2高宽比=0.48连拱隧道道小净距隧隧道1我国公路路隧道建建设基本本情况3车道隧道道（深圳大大梅沙））连拱隧道道(南峰)小净距隧隧道（福福建联南南）双洞8车道隧道道（深圳雅雅宝）秦岭北口口1我国公路路隧道建建设基本本情况▇秦岭终南南山隧道道——位于国家家高速公公路网包包-茂线陕西西境内，，是世界界建设规规模最大大的高速速公路隧隧道(长2×18.02km)，最大埋埋深超过过1700m。于2007年1月试通车车为通风与与防灾，，采取竖竖井送排排式纵向向通风方方式，设设置三座座换风竖竖井及地地下机房房，竖井井直径为为11.5m，井深661m。通风主主要按照照正常运运营和火火灾工况况下需风风量设计计。交通通量按2025年交通量量N=25849辆/日，2035交通量N=45000辆/日；为了降低低驾驶员员长时间间在隧道道内行驶驶的疲劳劳，每座座隧道洞洞内共设设三处特特殊照明明带，每每处特殊殊照明区区段长150m，宽20.9m(隧道标准准宽:10.5m)，高11.9m(隧道标准准高:7.6m)。1我国公路路隧道建建设基本本情况1我国公路路隧道建建设基本本情况秦岭，是是黄河与与长江两两大水系系的分水水岭；终终南山隧隧道，打打通了这这一天然然屏障，，实现了了南北交交通，其其意义重重大，令令国人骄骄傲。其其工程浩浩大、技技术复杂杂，令国国际注目目。2007年10月，出席席全国公公路隧道道学术大大会的220多位隧道道工作者者在考察察该隧道道后，称称它为““人类文文明的伟伟大作品品世世界交交通的重重大工程程”。南侧业主主单单位位：：陕西秦岭岭终南山山公路隧隧道有限限公司主要设计计单位：：中铁第第一勘察察设计院院重庆交通通科研设设计院主要施工工单位：：中铁一一局、五五局、十十二局、、十八局局等主要科研研单位：：陕西省省公路局局重庆交通通科研设设计院长安大学学西南交通通大学等等秦岭终南南山隧道道采用了了当今山山岭隧道道建设的的最新技技术,是全世界界工程技技术人员员智慧的的结晶厦门翔安安隧道地地质纵剖剖面图1我国公路路隧道建建设基本本情况▇厦门翔安安隧道——我国第一一座钻爆爆法开挖挖的六车车道海底底公路隧隧道，工工程中遇遇到大量量软弱地地层和风风化槽(囊)，采取了了超前预预注浆加加固、CRD、双侧壁壁导坑等等多种工工法，目目前工程程进展较较为顺利利。隧道长5960m。为通风风与防灾灾，采取取竖井送送排式纵纵向通风风方式，，在浅海海区域设设置二座座换风竖竖井。主隧道换风竖井避难通道服务隧道排风道排烟道1我国公路路隧道建建设基本本情况厦门翔安安隧道主主要构成成示意图图1我国公路路隧道建建设基本本情况进口——隧道由地地表软弱弱地层逐逐步进入入海底主隧道服务隧道隧道进口——采用CRD工法控制围围岩变形1我国公路隧隧道建设基基本情况1我国公路隧隧道建设基基本情况主隧道洞身身——采用双侧壁壁导坑法开开挖和支护护业主单位：：厦门路桥有有限公司设计单位：：中交第二二公路勘察察设计院重庆交通科科研设计院院施工单位：：中铁隧道道局、十八八局、中铁一局、、二十二局局等科研单位：：北京交通通大学等等▇厦门万石山山地下立交交隧道——为目前我国国第一座大大型暗挖地地下互通式式立交，既既有平面分分岔结构，，又有上下下交叉结构构。1我国公路隧隧道建设基基本情况大跨结构段段宽25.8m连拱段为不不对称结构构小净距段中中夹岩1.42m匝道汇合处处的大跨隧隧道的断面面没有采采用常规的的喇叭口式式渐变结构构，而是以以一侧边墙墙为基准，，采用单侧侧分段扩大大的结构型型式，并逐逐渐过渡至至连拱隧道道和小净距距隧道，最最后过渡至至正常的分分离式隧道道。1我国公路隧隧道建设基基本情况隧道立交处处施工方法法——先开挖上行行隧道至设设计开挖线线，施作完完成初期支支护，再开开挖隧道下下穿段，浇浇注下穿隧隧道二次衬衬砌，设防防水板并回回填后，最最后浇注上上行隧道边边梁及二次次衬砌。1我国公路隧隧道建设基基本情况业主单位：：厦门路桥有有限公司设计单位：：重庆交通通科研设计计院施工单位：：中铁隧道道局等▇上海崇明长长江隧道——上海长江隧隧桥工程全全长25.5km，为六车道道高速公路路，采用““南隧北桥桥”方案，，是世界上最最大的隧桥桥结合工程程之一，南侧长江隧隧道长2×8955m。长江大桥1我国公路隧隧道建设基基本情况上海长江盾盾构隧道直直径为15m，内径13.7m，盾构隧道道段长7.47Km，是世界上上最大直径径的盾构隧隧道，也是是世界上最最长的水底底隧道之一一。隧道内上部部为公路，，下部为轨轨道和避难难通道。1我国公路隧隧道建设基基本情况1我国公路隧隧道建设基基本情况上海长江盾盾构隧道进进口1我国公路隧隧道建设基基本情况养生中的盾盾构管片施工中的上上海长江隧隧道22、环保型隧道道建设技术术研究与实实践前置式洞口口工法的开开发与应用用Advancedtunnelentranceconstructionmethodandtheapplication蒋树屏屏重庆交通科科研设计院院常务副副院长兼总总工程师交通部专家家委员会委委员、博士士、博士生生导师中国公路学学会隧道工工程分会理理事长中国土木工工程学会隧隧道与地下下分会副理理事长1问题的提出出《规范》：7.1.2隧道应遵循循“早进洞洞、晚出洞洞”的原则则，不得大大挖大刷，，确保边坡坡及仰坡的的稳定。7.1.4洞门设计应应与自然环环境相协调调。保证隧道洞口山体稳定保护隧道洞口自然环境2前置式洞口口工法的开开发与应用用7.2.1洞口的边坡坡及仰坡必必须保证稳稳定。有条条件时，应应贴壁进洞洞；条件限限制时，边边坡及仰坡坡的设计开开挖最大高高度可按表表7.2.1控制。表7.2.1洞口边、仰仰坡控制高高度注：设计开开挖高度系系从路基边边缘算起。。围岩分级I～ⅡⅢⅣV～Ⅵ边、仰坡率贴壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.25L:1.5高度(m)15202520251518201518普通の施工工法では、、坑口付けけにあたっっては土被被りとしてて最小2～3メートル程程度を確保保するもののとしますす。日本道路公公团《隧道设计要要领》：2前置式洞口口工法的开开发与应用用两洞间的土埂被挖切“土埂”部壁2采用传统施施工方法的的设计与施施工2前置式洞口口工法的开开发与应用用20m以上采用传统施施工方法的的设计与施施工实例2前置式洞口口工法的开开发与应用用2前置式洞口口工法的开开发与应用用2前置式洞口口工法的开开发与应用用两洞间的土埂被挖切2前置式洞口口工法的开开发与应用用普通の施工工法では、、坑口付けけにあたっっては土被被りとしてて最小2～3メートル程程度を確保保するもののとしますす。传统拉槽2前置式洞口口工法的开开发与应用用喷射混凝土土１２m实际工程情情况2前置式洞口口工法的开开发与应用用保留两洞间的土埂3采用“前前置式洞口口工法”的的设计与施施工2前置式洞口口工法的开开发与应用用前置式洞口口工法原理理图2前置式洞口口工法的开开发与应用用右洞施工槽槽开挖前置式洞口口工法原理理右洞施工槽槽喷锚支护护右洞前置支支护钢拱架架架立右洞前置支支护砼浇注注右洞回填左洞施工槽槽开挖左洞施工槽槽喷锚支护护左洞前置支支护钢拱架架架立左洞前置支支护砼浇注注左洞回填左洞前置支支护内开挖挖右洞衬砌左洞衬砌▣力学模型建建立及有限限元网格划划分横向范围（（X方向）：分分别以左、、右隧道中中心轴线向向左、右延延伸42m，总的水平计计算范围为为122m；隧道纵向范范围（Y方向）：以以面向隧道道洞内方向向为正向，，自前置式式支护起点点向洞内延伸伸70m；竖向（Z方向）：上上取至原地地面线顶部部，按地表表标高资料料布线，向向下取至隧隧道中心水水平轴以下下40m。地表土层厚厚约2.3m，以下为强风风化灰岩厚厚约5.5m，再以下为为弱风化灰灰岩。前置置式洞口支支护结构为为钢拱架浇浇注混凝土土厚度30cm，施工槽侧侧面、正面面（10~15cm）及洞内支支护结构（（20cm）为喷锚支支护。4洞口岩体力力学状态三三维数值模模拟与比较较分析2前置式洞口口工法的开开发与应用用▣荷载：自重。▣单元划分：：岩土采用三三角锥四节节点实体单单元模拟、、锚杆采用用植入式桁桁架单元、、工字钢采采用梁单元元、喷射混混凝土采用用板单元分分别进行模模拟，岩土土体采用弹弹塑性分析析，选用D-P模型，屈服服面采用摩摩尔-库仑等面积积圆。▣边界条件：：计算模型的的左、右边边界只有横横向约束（（X方向），隧隧道前后边边界只纵向向约束（Y方向），上上部为自由由面，下部部只有竖直直方向约束束（Z方向）。▣传统工法洞洞口模型共共划分154740个单元，前前置式洞口口工法模型型共划分160349个单元。2前置式洞口口工法的开开发与应用用弹性模量E泊松比μ厚度容重γ粘结力c内摩擦角φ土层10MPa0.352.3m1700KG/m310KPa19.86°强风化灰岩0.5GPa0.35.5m2200KG/m350KPa30°弱风化灰岩5GPa0.252500KG/m31.2MPa38°锚杆弹性模量E长度半径r210GPa3.5m11mm洞内喷射砼弹性模量E泊松比μ厚度20GPa0.1670.3m钢拱架喷射砼折算弹性模量E泊松比μ厚度35.6GPa0.1670.3m边仰坡喷砼弹性模量E泊松比μ厚度20GPa0.1670.15m2前置式洞口口工法的开开发与应用用传统施工方法的模型“前置式洞口工法”的模型2前置式洞口口工法的开开发与应用用传统施工方法的位移▣Y方向位移比比较“前置式洞口工法”的位移2前置式洞口口工法的开开发与应用用采用不同工工法进行洞洞口开挖施施工引起的的位移值施工方法Y方向位移（DYmm）Z方向位移（DZmm）DY≥6mm的单元占有率（%）DZ≥3mm的单元占有率（%）传统工法-8.7~0.18-3.6~2.325.4%3.7%前置式洞口工法单洞开挖-7.7~0-3.5~1.75.6%0.8%前置式洞口工法双洞开挖-7.8~0-3.5~1.99%0.8%2前置式洞口口工法的开开发与应用用▣应力场的比比较传统工法仰仰坡面处出出现的拉应应力区域，，在前置式式洞口工法法保留的中中间土埂的的支撑作用用下，显然然已经消失失了，因此此在施工过过程中为防防止仰坡失失稳，前置式洞口口工法所需需要的支护护参数也远远小于传统统工法。施工方法最大拉应力（KPa）最大压应力（KPa）拉应力≥10KPa的单元占有率（%）传统工法481.63.7%前置式洞口工法371.30.2~0.3%2前置式洞口口工法的开开发与应用用5前置置式式洞洞口口工工法法的的施施工工过过程程三三维维数数值值模模拟拟主要要包包括括洞洞口口段段27个施施工工步步骤骤：：第1步，，进进行行自自重重应应力力场场计计算算；；第2步，，左左隧隧道道施施工工槽槽开开挖挖；；第3步，，左左隧隧道道边边仰仰坡坡锚锚喷喷支支护护；；第4步，，左左隧隧道道前前置置支支护护施施工工；；第5步，，左左隧隧道道洞洞口口回回填填；；第6步，，左左隧隧道道前前置置支支护护内内开开挖挖；；第7~11步，，右右隧隧道道洞洞口口施施工工（（同同左左隧隧道道第第2~6步））；；第12~19步，，左左隧隧道道暗暗洞洞内内开开挖挖、、支支护护，，共施施工工暗暗洞洞8m；第20~27步，，右右隧隧道道施施工工（（同同左左隧隧道道第第12~19步施施工工））。。2前置置式式洞洞口口工工法法的的开开发发与与应应用用前置置式式洞洞口口工工法法施施工工过过程程有有限限元元，，共共分分202391个单单元元。。2前置置式式洞洞口口工工法法的的开开发发与与应应用用▣位移移场场①拱拱顶顶沉沉降降（（竖竖向向位位移移DZ）从计计算算结结果果中中可可以以看看出出，，拱拱顶顶沉沉降降值值不不大大，，暗暗洞洞拱拱顶顶最最大大值值不不超超过过6mm，前前置置支支护护最最外外端端拱拱顶顶最最大大值值1.94cm。拱拱顶顶位位置置沉沉降降量量最最大大，，而而拱拱顶顶两两侧侧沉沉降降量量相相对对较较小小。。前前置置支支护护最最外外端端拱拱顶顶沉沉降降约约2cm，自自前前置置支支护护施施作作完完成成时时就就已已发发生生，，说说明明该该沉沉降降主主要要由由结结构构自自重重引引起起，，受受暗暗洞洞施施工工影影响响很很小小；；前置置支支护护与与暗暗洞洞交交界界处处拱拱顶顶沉沉降降值值不不超超过过6mm，远远小小于于外外端端拱拱顶顶沉沉降降，，说说明明洞洞口口暗暗洞洞段段竖竖向向荷荷载载很很小小，，水平平荷荷载载对对前前置置支支护护结结构构的的约约束束作作用用明明显显，，因因此此前前置置支支护护结结构构施施作作后后应应尽尽快快进进行行回回填填。。2前置置式式洞洞口口工工法法的的开开发发与与应应用用拱顶顶沉沉降降位位移移分分布布及及其其随随施施工工过过程程变变化化2前置置式式洞洞口口工工法法的的开开发发与与应应用用②纵向向（（Y方向向））位位移移前置置支支护护施施工工槽槽开开挖挖仰仰坡坡顶顶面面处处纵纵向向位位移移最最大大约约9mm，洞洞口口前前置置支支护护施施工工槽槽两两侧侧处处及及两洞洞之之间间纵纵向向位位移移均均不不超超过过5mm，说说明明前前置置支支护护结结构构及及两两洞洞间间土土体体对对洞洞口口山山体体起起到到了了非非常常明明显显的的支支撑撑作作用用。。前置置支支护护最最外外端端拱拱顶顶纵纵向向位位移移随随施施工工过过程程逐逐步步减减小小，，但但位位移移量量变变化化不不大大，，说说明明仰仰坡坡面面山山体体的的纵纵向向下下推推力力很很小小，，处处于于稳稳定定状状态态。。2前置置式式洞洞口口工工法法的的开开发发与与应应用用▣岩体体应应力力场场隧道道明明、、暗暗洞洞交交界界处处（（Y=-8m）断断面面应应力力随随施施工工过过程程变变化化情情况况模模拟拟结结果果表表明明，洞洞口口前前置置式式支支护护回回填填后后未未进进行行支支护护内内开开挖挖时时，，在在支支护护拱拱腰腰部部位位回回填填土土体体较较大大范范围围内内出出现现拉拉应应力力区区，，且且最最大大拉拉应应力力值值超超过过10KPa；自自前前置置支支护护内内土土体体开开挖挖后后，，最最大大拉拉应应力力值值降降至至10KPa以内内，，直直至至暗暗洞洞施施工工支支护护4m，拱拱腰腰部部回回填填土土拉拉应应力力值值及及拉拉应应力力区区域域均均逐逐步步减减小小为为0；进入入暗暗洞洞4m后，后续施施工对该断断面的应力力及位移几几乎没有影影响。同时，在前前置支护拱拱部回填土土边缘始终终处于0~10KPa的拉应力状状态，其余余部位均处处于压应力力状态（图图a~i）。2前置式洞口口工法的开开发与应用用第4步，左隧道道前置支护护施工第5步，左隧道道前置支护护回填第6步，左隧道道前置支护护内开挖第12步，左隧道道暗洞开挖挖2m第13步，左隧道道暗洞支护护2m第14步，左隧道道暗洞开挖挖4m第15步，左隧道道暗洞支护护4m第16步，左隧道道暗洞开挖挖6m第18步，左隧道道暗洞开挖挖8m▣前置支护与与暗洞支护护应力前置支护最最外端拱顶顶内侧出现现最大拉应应力约3.0MPa，其余大部部分拱部位位置拉应力力值在1.4~2.2MPa之间；压应应力最大值值为4.8MPa，出现在起起拱线部位位内侧；待待前置支护护回填后，，最大支护护拉、压应应力均有所所降低，分分别为2.7MPa和4.3MPa；此后的暗暗洞施工对对支护应力力影响很小小，其最大大拉、压应应力分别稳稳定在2.7MPa和4.4MPa。2前置式洞口口工法的开开发与应用用前置式支护护施工后前前支护应力力分布图回填后支护护应力分布布图暗洞开挖支支护2m时支护应力力分布图暗洞开挖支支护8m时支护应力力分布图6隧道洞口稳稳定监控量量测

在老山1号隧道出口前置洞口施工中，在洞口边仰坡开挖时及前置支护施工时埋设测桩、应力计、钢筋计、锚杆轴力计、多点位移计等传感器，通过监测两侧边坡及仰坡相对变形，锚杆轴力，混凝土内应力和型钢拱轴力，了解边坡的稳定性和前置支护的安全性。测点布置形式如下图。量测点布置置情况現場計測にによって前前置き坑口口の安定性性を調べまます（1号トンネルルの出口））。そのの計測の結結果は次のの通りですす。地中変位0.8mm以下ロックボルト軸力10KNコン基礎の内力1MPa以下アーチ工沈下量10mm以下内空変位2mm以下鋼アーチの内力60KN▣现场监测结结果与数值值模拟结果果对比监测项目监测值数值模拟值拱顶沉降（mm）106周边收敛（mm）41混凝土内部应力（MPa）-0.8-1.3钢支撑内力（KN）60—支护基底应力（MPa）0.10.55锚杆轴力（KN）8.58边坡围岩内部位移（mm）0.80.82现场监测结结果与数值值模拟结果果对比列表表7.設計2前置式洞口口工法的开开发与应用用8前置式洞口口工法的实实施效果20~60cm完成完成喷射混凝土土１２m实际工程情情况完成减少边仰坡坡开挖面积积2362m2，减少洞口口土石方工工程数量6480m3，少砍伐老老山树木1575棵，原生灌木木7086株。▣首次开发了了公路隧道道前置式洞洞口工法，，并对传统统施工方法法与前置式式洞口工法法进行了数数值模拟分分析，通过过对两种施施工方法所所产生的位位移场、应应力场与稳稳定性等的的综合比较较，为前置置式洞口工工法在环保保及洞口仰仰坡稳定方方面的优越越性提供了了理论依据据。▣通过前置式式洞口工法法施工过程程三维数值值模拟与现现场量测，，提出了前前置式洞口口工法的合合理施工步步序、施工工关键点及及工程措施施，并在依依托工程中中实施，获获得成功。。9归纳与创新新33、隧道监控量量测及围岩岩分级技术术创新隧道围岩坍坍塌具有随机性模模糊性不不可可预见性隧道开挖围围岩松动围围岩坍塌加加固处治治怎样预测，，合理开挖挖，防止坍坍塌？现场量测与与量测数据据管理系统统经验判断隧道围岩稳定分分析及处治治的技术路路线隧道支护、、衬砌设计计隧道开开挖施施工围岩支护变变形监测内空收敛量量拱顶下沉量量锚杆轴轴力锚杆拉拔力力衬砌应应力地表下沉量量钢支撑应力力非确定性反反分析基于扩张卡卡尔曼滤波波器与有限元法法耦合算法法（Ｆ-FEM）的反分析析最终初始应应力参数的的预测方法隧道围岩塑塑性区估计计历时变化预测围岩体体坍塌修正开挖方案修正支护结结构参数现场量测与与量测数据据管理系统统2.量测方法与与工具问题题2345671现场量测与与量测数据据管理系统统监测的项目目、频率选择项目、、采集数据据频率现场量测与与量测数据据管理系统统A型量测断面测点位位置（选选测项目））现场量测与与量测数据据管理系统统隧道边墙部部收敛量测测围岩内部位位移的量测测现场量测与与量测数据据管理系统统围岩与喷射射混凝土间间接触压力压压力盒、应应力计、钢钢支撑应力力计、埋设锚杆轴力计计埋设现场量测与与量测数据据管理系统统现场数据采采集课题组科研研人员在施施工现场现场量测与与量测数据据管理系统统３.量测数据管管理监控量测过过程中，采采集到大量量数据，需需要对这些些数据进行行管理和分分析。平台基于VB和VC语言进行开发。。特点能够方便地地输入现场场监控量测测数据以及及时掌子面面距离等工工程情况数数据。能查查询、添加加、修改、、删除数据据，能生成成应力、变变形的时间间、空间效效应曲线，，帮助围岩岩分析。现场量测与与量测数据据管理系统统数据管理界界面现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统４.量测结果的的分析问题题现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统现场量测与与量测数据据管理系统统LK77+866断面围岩变变形图现场量测与与量测数据据管理系统统隧道开挖５.反分析数值值计算问题题隧道地层层中存在在大量的的不确定定性地质质信息：：材料性质质的不确确定性本构模型型的不确确定性总体思路路思想基础础围岩变形形是必然然的，但但变形多多少则是是随机的的；围岩变形形过程是是一种随随机过程程；围岩初始始应力和和材料弹弹模等参参数（发射信信号）与围岩变变形观测测量（接受信信号）之间关系系是一个个随机系系统。捕获围岩岩非确定定性动态态过程，，就能揭揭示地下下工程开开挖中围围岩体动动态的真真实。基本手法法现代最优优控制估估计理论论之一的的卡尔曼曼滤波器器，具有有修正-预测，吐吐故纳新新，不断断产生待待估参数数滤波新新息之功功能；有有限元分分析具有有迭代计计算功能能，并能能反映整整个围岩岩场域问问题。采采用卡尔曼滤滤波器与与有限元元分析相相结合，，建立扩扩张卡尔尔曼滤波波器有限限元法设设计模型型可以解解决非确确定性动动态问题题。非确定性性反分析析卡尔曼滤滤波器卡尔曼滤滤波器是是现代控控制理论论的重要要内容。。滤波的类类型Wiener——恒定时序序列、无限时间间观测Kalman，Bucy—采用状态态空间法法、正交交投影理理论，提出新的的滤波算算法、有限时间观观测卡尔曼滤滤波器的的理论基基础马尔科夫夫型随机机过程马尔科夫夫-高斯联合合概率分分布贝叶斯最最优估计计非确定性性反分析析卡尔曼滤滤波器的的类型连续时间间滤波器器离散时间间滤波器器卡尔曼滤滤波器的的特点修正—推优—预测卡尔曼滤滤波器的的应用宇宙工程程、控制工程程、通讯工程程、土木工程程、...理论曲线实际飞行曲线非确定性性反分析析围岩初期位移量测结果非确定性反演计算临时初始应力及材料弹性模量预测计算分析围岩最终初始应力及材料弹性模量正演计算最终位移状态最大剪应变分布围岩稳定分析、坍塌预测工程预防措施(支护形式与开挖步骤等)非确定性性反分析析初始条件件：1.输入T0时刻的观观测位移移量Zj2.确定性反反分析计计算(考虑初始始应变ε0作用)3.设定初始始估计误误差协方方差P0(t0)、观测次数数KAI滤波次ITT=1序贯数J=1FEM计算状态态量的向向量函数数影响系数数法计算算观测矩矩阵计算卡尔尔曼滤波波增益矩矩阵计算增益益预测残残差、围岩状态态新息量量计算估计计误差协协方差矩矩阵J≥IRTFEM顺解析析隧隧道围围岩全域域(u、ε、γmax)ITT及塑性区估估计输入序贯贯数J=J+1的观测分量量ITT≥KAI结束输入滤波波次ITT+1的观测量z(ITT+1)设计观测测噪音协方差矩矩阵RITT(j×j)U-D协方差分分解算法法非确定性性反分析析开挖后第第2天第4天第5天第10天第15天第20天第25天第30天第35天第40天第50天第60天监控量测测与反分分析和施工现现场动态态围岩分分级隧道支护护、衬砌砌设计隧道开开挖挖施工工围岩支护护变形监监测内空收敛敛量拱顶下沉沉量锚杆轴轴力力锚杆拉拔拔力衬砌应应力力地表下沉