斑竹林隧道軟弱圍巖變形特征與控制措施研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)建設(shè)了大量鐵路、公路隧道。在修建過(guò)程中當(dāng)隧道位于軟弱、破碎段時(shí)，隧道圍巖具有穩(wěn)定性差、形變復(fù)雜等特點(diǎn)，常形成軟弱圍巖大變形、流變等地質(zhì)災(zāi)害，往往成為整條隧道的薄弱環(huán)節(jié)和難題。因此，對(duì)軟弱圍巖變形特征及其控制措施研究是目前急需解決的問(wèn)題。 為此，作者以斑竹林隧道軟弱圍巖洞段為研究對(duì)象，依據(jù)隧道施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，分析和總結(jié)了軟弱圍巖變形特征，并運(yùn)用彈塑性有限元法分別對(duì)軟弱圍巖隧道不同開(kāi)挖方式及施工過(guò)程中圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)

2、效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，總結(jié)和論證了軟弱圍巖隧道支護(hù)措施和方法，主要研究成果有： （1）對(duì)斑竹林隧道施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了隧道典型斷面的圍巖變形-時(shí)間變化曲線、圍巖變形一空間變化曲線的特點(diǎn)及規(guī)律，對(duì)圍巖變形時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)進(jìn)行分析，得出斑竹林隧道軟弱圍巖變形特征有：隧道拱頂沉降變形量比周邊水平收斂值大。軟弱圍巖大變形段表現(xiàn)為變形量大，拱頂偏壓，圍巖受到剪脹擠出，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破損：Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖一般在埋設(shè)測(cè)

3、點(diǎn)后經(jīng)歷一個(gè)月后趨于穩(wěn)定，而大變形段可達(dá)數(shù)月之久；各斷面圍巖變形-時(shí)間變化曲線主要有拋物線型和似階梯形兩種變化型式；各斷面圍巖變形-空間變化曲線則主要表現(xiàn)為拋物線型和“廠”型，斑竹林隧道圍巖變形空間效應(yīng)顯著。 （2）對(duì)隧道軟弱圍巖洞口淺埋段的全斷面法和臺(tái)階法以及單側(cè)壁導(dǎo)坑法的開(kāi)挖施工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，計(jì)算出三種開(kāi)挖方式下每一開(kāi)挖步后的圍巖位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和錨桿軸力和噴射混凝土層應(yīng)力變化情況，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，比較三種施

4、工方法的優(yōu)劣，結(jié)合實(shí)際和經(jīng)濟(jì)性考慮，得出斑竹林隧道軟弱圍巖洞口淺埋段開(kāi)挖方式采用臺(tái)階法比較科學(xué)、合理。 根據(jù)斑竹林隧道軟弱圍巖施工三維數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析表明圍巖變位比較顯著的區(qū)域?yàn)榫嗨淼篱_(kāi)挖輪廓線0.5倍洞徑范圍內(nèi)，隧道淺表圍巖位移是施工中位移控制的重點(diǎn)；臺(tái)階法施工中拱腳處常產(chǎn)生應(yīng)力集中，所以在實(shí)際施工中應(yīng)注意加強(qiáng)拱底部位的支護(hù)，盡早閉合仰拱，以分擔(dān)拱腳處的承受的荷載；當(dāng)隧道開(kāi)挖完畢后，大部分錨桿受力較小，而噴射混凝土層基本全

5、部受到受壓，最大壓應(yīng)力產(chǎn)生在邊墻頂部，實(shí)際施工中常表現(xiàn)為該部位產(chǎn)生縱向裂縫，開(kāi)裂、剝落，對(duì)此應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)噴混凝土等措施，并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，控制該部位受力狀態(tài)的惡化?？傮w看，支護(hù)結(jié)構(gòu)處于正常工作狀態(tài)。 3）通過(guò)對(duì)不同圍巖隧道支護(hù)方法的比較研究，結(jié)合各種支護(hù)措施的作用機(jī)理，從保護(hù)和加固圍巖角度出發(fā)，總結(jié)和論證了斑竹林隧道軟弱圍巖大變形控制對(duì)策和支護(hù)措施，認(rèn)為就當(dāng)前支護(hù)理論的發(fā)展和施工工藝水平看，無(wú)論對(duì)于一般軟弱圍巖還是對(duì)于特殊地質(zhì)圍巖