高速公路膨脹性泥巖隧道施工技術研究.pdf

1、梁家山膨脹性泥巖隧道是連霍高速公路天水過境段的控制性工程。在采用雙層模筑法施工的過程中，由于膨脹性泥巖遇水膨脹而產生襯砌變形乃至隧道坍塌，因此，本文將緊密結合梁家山膨脹性泥巖隧道的施工實踐，對膨脹性泥巖隧道進行工程地質性質和物理力學性質及其膨脹性的分級研究，進而提出相應的建議計算參數，并通過現場監(jiān)測和數值模擬分析對比，研究出更加適合于本項目地質特點的施工技術。
　　本文以天水過境段梁家山膨脹性泥巖隧道為工程依托，主要開展進行以下幾

2、方面的研究工作:
　　(1)通過現場在典型區(qū)段采取巖塊試樣進行室內試驗研究，獲得泥巖的地球化學成分和礦物成分，并利用圖像處理軟件對泥巖進行微結構分析。參考國內外同類巖層的經驗方法和理論分析計算，得出梁家山隧道泥巖的計算物理力學參數建議取值。
　　(2)通過試驗研究獲得了梁家山泥巖隧道的物理、水理和力學等方面的性質。通過對膨脹性巖土的膨脹機理和現有膨脹性巖石判別評價方法的綜合分析，提出了一種定量判別巖石膨脹性分級的方法，依據本

3、項研究的方法和梁家山隧道泥巖實測參數進行泥巖的膨脹性分級。
　　(3)通過對梁家山泥巖隧道進行現場監(jiān)控量測，獲得了膨脹性泥巖中圍巖的變形特征、初期支護和二次襯砌的受力特征以及鋼拱架的受力情況，并對所得數據進行理論分析以驗證其監(jiān)測數據的合理性。實測和理論分析結果均表明，按照新奧法施工的隧道結構是穩(wěn)定的。
　　(4)采用MIDAS/GTS進行數值有限元模擬，以試驗數據為基礎分析，確定的計算物理力學參數為輸入，考慮膨脹性泥巖的膨脹

4、效應，對比在有剪脹角和無剪脹角兩種情況下隧道進行新奧法施工時隧道的受力變化情況。
　　(5)通過有限元數值模擬的方法，對比了雙層模筑和復合式襯砌兩種施工方法引起的圍巖與結構受力變形特征，得出梁家山泥巖隧道的支護結構型式更宜采用復合式襯砌，它不僅可以滿足圍巖變形和支護結構受力的要求，并且從施工的難度和速度、安全性和經濟性等各方面都具有較大的優(yōu)勢。
　　總之，本文以實際工程為研究對象，通過對膨脹性泥巖工程地質性質的綜合研究，結合