軟巖大變形小凈距隧道支護結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、新建蘭渝鐵路蘭州至廣元段屬多山地區(qū),該片區(qū)內(nèi)多數(shù)隧道穿越地層為高地應(yīng)力軟弱圍巖、節(jié)理裂隙發(fā)育、圍巖穩(wěn)定性差、板巖層厚較小、薄層特性明顯,多個隧道在施工過程中發(fā)生大變形,嚴(yán)重影響施工安全和施工進度;本文以蘭渝鐵路新城子隧道為背景,通過現(xiàn)場監(jiān)控和數(shù)值模擬,以不同支護結(jié)構(gòu)(長錨桿、雙層初支、雙層二襯)對軟巖小凈距隧道大變形控制效果為主線,分別采用理論分析、現(xiàn)場試驗檢測、數(shù)值模擬等方法對在建新城子隧道小凈距段支護結(jié)構(gòu)展開研究,以便為后續(xù)更小凈距

2、段提供可靠的理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　研究內(nèi)容與方法:
　　(1)通過對國內(nèi)外軟巖大變形小凈距隧道支護結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀進行總結(jié),本文分析了造成軟巖大變形的原因、敏感因素、機理、施工控制關(guān)鍵技術(shù)等。
　　(2)結(jié)合工程實際,對隧道在不同支護結(jié)構(gòu)(長錨桿、雙層初支、雙層二襯)下圍巖變形及支護結(jié)構(gòu)受力進行監(jiān)測,并分析新城子隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)變形及受力規(guī)律,對比分析了不同支護結(jié)構(gòu)支護效果。
　　(3)通過MIDAS/GTS軟

3、件對不同支護結(jié)構(gòu)下隧道施工過程進行模擬,繪制圍巖及支護結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位應(yīng)力應(yīng)變隨施工推進的變化曲線,推斷其隨時間和空間變化的規(guī)律,并且對推薦的支護結(jié)構(gòu)進行了不同因素的優(yōu)化對比分析。
　　(4)通過對比現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)圍巖中位移和支護結(jié)構(gòu)受力,綜合評選變形控制效果,達(dá)到支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化目的。
　　主要研究成果:
　　(1)造成新城子隧道發(fā)生大變形的主要原因是隧址所處的地質(zhì)狀況是破碎極破碎帶,節(jié)理裂隙嚴(yán)重發(fā)育、地應(yīng)力場較

4、高、圍巖流變作用明顯;圍巖及支護結(jié)構(gòu)破壞以水平剪切破壞為主,圍巖表現(xiàn)出水平收斂大于豎向沉降,累積變形總量大且周期長的特點。
　　(2)現(xiàn)場實測分析得到采用三臺階開挖軟巖大變形小凈距隧道變形隨時間變化規(guī)律:拱頂位移變形快速變化時間為20~25天;上臺位移變形快速變化時間為15~20天;下臺位移變形快速變化時間為10~15天。上臺階開挖變形占總變形量的60％~70%,中臺階占總變形量的10%~15%,下臺階占總變形量的5%左右。

5、>　　(3)通過對不同支護結(jié)構(gòu)下軟巖小凈距段隧道開挖數(shù)值模擬表明:不同支護結(jié)構(gòu)下隧道應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律跟實際接近,隧道位移和應(yīng)力較高的部位都出現(xiàn)在邊墻、拱腳處,比較容易失穩(wěn),應(yīng)給予加強;后行洞開挖對先行洞位移和支護結(jié)構(gòu)受力有一定影響,隨著掌子面間距的減小影響會越來越嚴(yán)重。
　　(4)通過對現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬分析得出:雙層初支和雙層二襯支護效果良好,但雙層二襯第一層二襯受力過大,存在安全隱患,故推薦剛度較大的雙層初支,并且雙層初支可通