膨胀岩隧道施工力学行为关键技术研究合同【实用文档】doc文档可直接使用可编辑，欢迎下载合同编号11-38C密级股份公司2021年度科技研究开发计划课题合同课题名称:膨胀岩隧道施工力学行为关键技术研究承担单位：中铁二十一局集团课题负责人:冯建军起止年限：2021年6月至2021年4月中国铁道建筑股份公司科技设计部制填写说明本合同由股份公司科技部与课题承担单位签定，甲方为股份公司科技部,乙方为课题承担单位。本合同一式六份,甲方三份，乙方两份，课题负责人一份；合同采用A4纸打印上报,填写内容采用小4号宋体。合同编号以“股份公司年度科技发展计划”中合同号为准.合同密级由课题承担单位提出建议，股份公司科技部审定。一、国内外现状及简要说明20世纪40年代中期，西方发达国家开始对膨胀土进行专门的研究，我国有关部门是在70年代开始对膨胀土进行系统试验研究的。现就对膨胀土的定义、判别、分类、基本特性和规律；膨胀土边坡防护和加固技术；膨胀土填筑路堤技术、膨胀土土质改良的理论和方法等研究有了比较深入的认识.例如在南水北调工程中的膨胀土问题的研究主要针对沿线膨胀土的发育规律、工程性质、膨胀机理及针对膨胀土工程处理措施开展了专题研究。现在针对公路路基膨胀土问题的解决也日趋成熟.这些主要是针对公路、铁路、水利、建筑等膨胀土工程的研究。但是对膨胀土隧道的研究在国内外确较少,现有的膨胀土隧道在开挖后由于应力重分布与水的作用等原因，膨胀性岩土反复遇水膨胀、失水收缩，使隧道产生了向内空方向积压和位移的现象，一般达几厘米,甚至百余厘米,造成岩体恶性变形，渗水、漏水现象严重，致使圬工开裂或地板隆起，对工程造成了极为严重的后果。例如西岭雪山隧道的二次衬砌混凝土局部塌落、断面开裂和隆起、洞内渗漏水现象；襄渝线上董家沟隧道和七里沟隧道，围岩为灰白色强膨胀土。两座隧道都出现了隧道坍塌冒顶的严重破坏。这正是我们对膨胀土隧道认识不深，不能有效计算膨胀压力的结果，整治时只能采用加厚衬砌，修改直墙为曲墙等措施，正是鉴于上述此原因，本项研究主要是通过对膨胀土进行物性分析,确定膨胀土的物理基本参数，通过模型实验、数值模拟、现场测试方法来提出隧道在穿越膨胀土时的作用机理,及在膨胀时应力重分布的规律.找出相应的对策,从而设计出一套针对膨胀土隧道结构设计和施工的技术，而且为将来编制相应的指南或规范提供理论依据和先导，更好地服务于设计和施工,为大量工程技术人员方便和善于应用,从而使科研成果更好地转化为生产力，创造经济效益和社会效益。二、主要研究内容、关键技术及研究方法(课题研究的创新点和内容，要解决的主要技术难点及采用的研究试验方法等）1、主要研究内容（1）膨胀土的本构关系及微观膨胀机理：一是建立膨胀土在膨胀下的膨胀应变－膨胀应力关系，二是确定膨胀岩土隧道的土体微观成分组成及膨胀机理。（2）膨胀性岩土与支护之间及初期支护和二次支护之间的相互作用关系.（3）膨胀土隧道开挖后应力重分布规律。（4）确定及优化支护参数、工法及工艺.（5)信息化施工流程、监控控制指标。2、关键技术及研究方法本项目拟采用实态调查、理论研究与科学试验、生产实践相结合，理论研究与计算机仿真技术相结合的研究路线和方法。理论研究主要针对以上关键技术问题中提出的数值模拟中的力学模型进行理论上的创新。计算机数值模拟研究主要通过应用先进的大型通用有限元软件ANSYS进行对研究内容中相关的数值模拟问题进行数值模拟。并通过实验研究手段对膨胀土隧道开挖过程中的内力变化规律进行室内实验，为建立相关的基础理论体系和数值模拟提供可靠的论证。三、课题预期目标、经济技术指标和成果形式1、课题预期目标本项目拟新建山西中南部铁路通道郭家隧道、上庄1＃隧道为工程背景，对开挖过程中的应力分布规律及施工工艺等关键施工技术进行研究。预期完成的主要成果体现在以下几个方面：（1）以实态调查法为基础，建立普遍的膨胀岩土隧道开挖的经验。（2）以本隧道为依托确定不同施工工艺条件下的应力分布规律，及长期大气影响的膨胀力大小变化规律，为膨胀岩土隧道衬砌的设计提供依据。（3)通过室内试验研究膨胀岩土开挖过程中的遇水膨胀的应力分布规律及膨胀力大小。（4）建立适合膨胀岩土隧道开挖的施工工艺。（5）确立适合膨胀性岩土隧道的信息化施工流程；总之，力求使本项目成果达到国内外领先水平，为膨胀岩隧道施工力学研究及工艺优化打下坚实的基础。2、特色与创新本项研究主要是通过对膨胀土进行物性分析,确定膨胀土的物理基本参数，通过模型实验、数值模拟、现场测试方法来提出隧道在穿越膨胀土时的作用机理,及在膨胀时应力重分布的规律.找出相应的对策，从而设计出一套针对膨胀土隧道结构设计和施工的技术，为将