軟質(zhì)片巖隧道大變形控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)不斷發(fā)展，越來越多的公路、鐵路向山區(qū)延伸，為了縮短里程和保護沿線自然環(huán)境，隧道便成為其主要的設(shè)計形式之一。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，使得現(xiàn)有的隧道工程技術(shù)尚不能完全解決工程中所遇問題，例如高地應(yīng)力、仰拱隆起及軟巖大變形等問題。目前，軟巖大變形規(guī)律已經(jīng)成為軟巖隧道建設(shè)中研究的熱點問題，在軟巖隧道工程施工過程中控制圍巖大變形往往是軟巖隧道修建成功的關(guān)鍵。由于軟巖隧道圍巖變形特征的復(fù)雜性，使得軟巖隧道大變形控制技術(shù)仍然處于爭議和探

2、索階段。本文以某軟質(zhì)片巖隧道為工程依托，對軟質(zhì)片巖隧道圍巖變形規(guī)律及其大變形控制技術(shù)進行系統(tǒng)的分析。全文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論有：
　?。?）在分析軟質(zhì)片巖的巖性、工程力學(xué)特性及軟質(zhì)片巖受力變形特點的基礎(chǔ)上，研究軟質(zhì)片巖隧道圍巖大變形影響因素及其大變形特征。
　?。?）根據(jù)前人的研究發(fā)現(xiàn)，軟巖具有明顯的流變特性，且其流變主要表現(xiàn)為蠕變變形；本文在分析了軟巖的蠕變變形規(guī)律和本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合該隧道軟質(zhì)片巖圍巖的變形規(guī)律，發(fā)現(xiàn)

3、Burgers蠕變本構(gòu)模型較為符合軟質(zhì)片巖的變形特性。
　?。?）鑒于FLAC3D數(shù)值模擬軟件在巖土工程上的應(yīng)用及其在大變形分析上的優(yōu)勢，本文采用FLAC3D軟件對軟質(zhì)片巖隧道進行數(shù)值模擬；由于軟質(zhì)片巖隧道結(jié)構(gòu)面和節(jié)理裂隙發(fā)育，加上施工擾動作用及遇水軟化等特點，將所選取的模擬區(qū)段圍巖簡化為各向同性材料。
　?。?）在對所選取的五種開挖工況分別進行模擬后發(fā)現(xiàn)：等臺階（5.0m）長度下二臺階法和三臺階法開挖對圍巖的變形和應(yīng)力影響

4、較??；超短（2.5m）臺階開挖，能有效減小圍巖的應(yīng)力和變形；預(yù)留核心土能有效控制掌子面和拱頂?shù)淖冃?，增強掌子面的穩(wěn)定性，但其對拱頂部位的塑性區(qū)影響較大。
　　（5）對超前小導(dǎo)管模擬發(fā)現(xiàn)：超前支護能使拱頂部位形成一個承載拱，有效的控制拱頂?shù)淖冃?；而在超前小?dǎo)管施工中改變小導(dǎo)管的傾角雖對圍巖的穩(wěn)定性起到一定的作用，但其效果并不明顯。對系統(tǒng)錨桿的模擬發(fā)現(xiàn)：錨桿的長度對于其在軟巖中的作用是非常明顯的，選擇適當(dāng)長度的錨桿能起到經(jīng)濟高效的效果