我国在高等级公路的建设中,在特殊地质及地形条件受限的地区,为了高速公路线型及展线的需要,同时为了获得良好的技术经济效果,常常选择连拱结构的隧道方案。但通过对建成和在建的连拱隧道的调查和总结,支护结构受力的复杂性和中墙开裂、渗漏水是连拱隧道设计、施工和运营中的突出问题。因此,在进行双连拱隧道设计时,对其所采用的中墙结构型式及其支护结构的力学特性的研究是极其重要的。 本文首先对现场量测围岩压力分布情况和初期支护受力特点及工作状态进行了分析,同时在有限元分析中结合现场量测数据的分析进行计算参数的合理选取来模拟现场开挖计算,提出不同中墙的初期支护结构设计可行控制点。 接着通过结合现场量测围岩压力的分布情况,基于双塌落拱的假定建立了连拱隧道的荷载模式及确定方法,又通过荷载结构法对不同中墙连拱隧道的二次衬砌结构力学特性进行计算分析,明确了整体式中墙与二衬开裂的原因,并结合现场量测对二次衬砌的受力分析,对二次衬砌的长期安全性也进行了分析评价,提出连拱隧道二次衬砌设计要点及不同中墙二次衬砌设计的控制关键。 最后又通过建立平面弹塑性有限元模型,对不同中墙型式的连拱隧道进行了模拟开挖分析,即对不同中墙连拱隧道的支护结构力学特性及中墙力学行为进行了对比、分析,接着从三个方面进行比较对中墙结构进行了优劣分析,结果表明分层式曲中墙是最优的中墙型式,并对其在施工中稳定性相对不足进行了进一步优化,使其能更好地应用到实际工程中去。同时对中墙结构设计荷载的确定及不同中墙的设计控制进行了探讨。论文还对现场监控量测数据进行了处理、分析,探讨了双连拱隧道施工中围岩和支护结构的应力变化规律,同数值模拟的结果进行了比对。因此本文对今后类似的隧道工程的设计和施工具有一定的参考性指导意义。