我国公路隧道发展现状(3)

土木工程

自L.缪勒(奥地利人)提出以充分发挥围岩山体自承载能力为基本原理，以锚喷支护及复合柔性衬砌为主要特征的新奥法

(New Austrian Tunneling Method)以来，隧道工程学从理论、设计到施工发生了一场革命，它改变了过去按围岩荷载全部作用于衬砌上来进行设计和施工的传统思想，在工程造价、工程进度及施工管理等诸多方面都带来极大的效益。目前，新奥法在国外许多国家被广泛应用于隧道工程中。日本等国家在有关技术规范、指南中，已明确将该法定为隧道标准工法，并努力开发和应用与新奥法相关的各种技术，其中复合柔性衬砌设计技术及基于现场施工监控和信息反馈解析(也称信息设计)的围岩稳定分析技术是新奥法的核心和关键，各国专家更着力加以研究。

4．2 围岩稳定监测与信息反馈技术

由于岩土材料物理特性和力学特性非常复杂，要想用解析手段预测隧道等地下结构物的力学动态，就必须建立精度很高的本构关系式。然而，本构关系式越复杂，所含的力学参数越多，这些参数不管是采用室内试验还是现场测试都是非常困难的。由于岩土的非连续介质特性，即使通过一些较先进的手段能测得这些参数，其解析结果与实际状态往往也有较大差异。所幸的是，像隧道这样的地下工程，开挖面前方虽是未知的，但同时也是可再设计的，这就给人们客观地评价围岩特性及预测开挖面前方力学动态提供了机会，并进而对地下结构进行重新设计使之更符合实际情况成为可能。即，通过施工现场开挖过程中，历时地对围岩变形进行量测，然后以这些位移量测信息为依据，反演计算围岩物理力学参数，在此基础上重新评价隧道结构的事前设计，确定更符合围岩动态的支护参数。将此过程称为反分析过程，或信息化设计，由于该工作是在施工过程中完成的，又称它为现场临床诊断式施工。关于以位移量测信息为依据的确定性反演分析方法的研究，自20世纪80年代以来取得相当进展，并日趋成熟。

关于确定性信息反馈技术，国内外专家、学者已做了许多工作，并取得一些成就。但是，大量隧道工程实践证明，用确定性解得出的结果与实际测试结果有较大出入。这除了计算模型及计算误差等原因外，隧道开挖引起的围岩动态所具有的不确定性对上述结果具有致命性影响。例如，围岩位移观测量具有很强的离散性，它们是一些在确定意义上不可预测的随机信号；待求围岩参数并非某一确定量，而是处于某种随机过程(如Markov Process)的状态估计量，显然与实际围岩状态不符，得到的结果当然有很大的离散性。

为了更真实地描述现象的本质，这些年来，国内外专家针对岩土工程的不确定性问题，提出了许多新方法。如模糊数学手法、灰色理论解析手法、时间序列分析手法、离散元法、概率有限元法等。在概率分析法中，又有马尔科夫过程(MarKov Process)分析手法、贝叶斯(Bayes)分析手法等。近年来，又有人提出将原属最优控制理论的卡尔曼滤波器(Kalman filter)用来分析岩土问题，无疑将岩土工程非确定性问题研究推向深层。

4．3 扁平大断面公路隧道设计与施工技术