凝灰?guī)r區(qū)隧道二襯支護時機對結構安全性影響研究.pdf

1、隧道二襯對圍巖的穩(wěn)定起到非常重要的作用，隧道結構處于隱蔽的地下環(huán)境中，地質條件極其復雜。由于施工失誤、設計不合理、勘測不準確等因素影響，大部分隧洞都未達到其使用壽命即出現影響二襯結構安全的病害，二襯病害將嚴重影響隧道的安全性和耐久性。凝灰?guī)r隧道圍巖變形速率較大，持續(xù)時間較長，二襯施作前難以趨于穩(wěn)定，基本不能達到規(guī)范要求的變形速率指標，因此需適時施作二襯，讓二襯承擔荷載。
　　本文主要通過對工程區(qū)地質條件、圍巖特性等的調查和研究，結

2、合室內外試驗對工程區(qū)的凝灰?guī)r特性進行分析。通過施工期監(jiān)控量測以及數值模擬對不同二襯支護時機的圍巖結構的變形特性、初支和二襯荷載變化特征進行分析，并通過監(jiān)控量測和數值模擬的結果分析二襯支護時機對結構安全性的影響，對比不同時機支護下二襯結構的安全系數，提出合理的支護時機，主要研究成果如下:
　　(1)通過室內試驗對凝灰?guī)r進行礦物成分分析試驗、物理性質試驗，力學試驗，得出其具有可塑性、膨脹性、流變性、損傷劣化性的特點。
　　(2)

3、通過現場監(jiān)測對圍巖變形特點進行了研究，分析支護結構在不同二襯支護時機下的應力變化規(guī)律，監(jiān)測分別在距離掌子面1～4倍洞徑時4種工況下進行二襯支護的斷面，分析其圍巖位移變化規(guī)律和不同工況下二襯和初支承擔應力變化規(guī)律。二襯支護過早將導致其所受圍巖應力過大，不利于結構穩(wěn)定。支護不及時容易造成初支大變形甚至破壞，通過研究其規(guī)律得出了最優(yōu)支護時機，得出了在距離掌子面3倍洞徑時進行二襯支護效果最優(yōu)，此時二襯和初支皆充分發(fā)揮了其承載作用，圍巖位移量可控

4、制在不影響二襯施工的范圍內。
　　(3)根據隧道的初支和二襯應力分布規(guī)律可知，二襯支護時機對其應力分布具有很大的影響，距離掌子面越遠時支護對二襯結構安全越有利，但二襯未及時跟進，初支所受的應力持續(xù)增加，將造成初支混凝土開裂和剝落，鋼拱架變形，圍巖位移過大影響二襯的施工。
　　(4)通過數值模擬對4種工況隧道圍巖位移、塑性區(qū)變化、二襯軸力值進行分析，結合現場監(jiān)測、數值模擬結果研究隧道二襯在施工期和1年后的安全系數變化規(guī)律，軟巖