泥質(zhì)頁巖隧道施工開挖與支護(hù)力學(xué)特性研究.pdf

1、隨著我國公路交通的迅猛發(fā)展，在中西部多山地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，在隧道的建設(shè)過程中經(jīng)常要穿越地質(zhì)條件差的地層，泥質(zhì)頁巖地層就是其中一種。由于泥質(zhì)頁巖遇水軟化等特性，使得隧道在施工過程中經(jīng)常發(fā)生大變形、塌方，嚴(yán)重威脅著工作人員的生命安全，帶來經(jīng)濟(jì)損失。泥質(zhì)頁巖隧道設(shè)計(jì)與施工是目前的一道難題，因此，有必要結(jié)合工程實(shí)際對泥質(zhì)頁巖隧道開挖與支護(hù)過程中圍巖遇水軟化情況進(jìn)行系統(tǒng)研究。本文依托在建的宜昌陸城至漁洋關(guān)一級公路延伸段新建工程簸箕山隧道，根據(jù)現(xiàn)場

2、實(shí)際采取的設(shè)計(jì)和施工方法，結(jié)合理論研究、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的研究方法和思路，對該隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系列研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過對現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合隧道地質(zhì)勘探結(jié)果，得出該地層泥質(zhì)頁巖在遇水軟化前后各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)的變化情況，圍巖在遇水軟化后，彈性模量和粘聚力都降低，泊松比增大，內(nèi)摩擦角減小，圍巖抵抗變形的能力減弱；泥質(zhì)頁巖隧道變形大，ZK55+590斷面上臺階周邊收斂61.05mm，下臺階周邊收斂

3、3.50mm，拱頂沉降37mm，圍巖遇水軟化后，隧道變形更大，ZK55+610斷面上臺階周邊收斂287.60mm，下臺階周邊收斂18.30mm，拱頂沉降226.85mm。變形速率隨著圍巖的軟化逐漸增大，后隨著圍巖應(yīng)力的釋放又逐漸減小。⑵通過對現(xiàn)場情況的數(shù)值模擬分析，圍巖在沒有遇水軟化的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果基本相符，圍巖遇水軟化后的計(jì)算結(jié)果相對略小于實(shí)測結(jié)果。得出了在不同時(shí)期圍巖遇水軟化各分步開挖階段圍巖的位移、應(yīng)力場變化規(guī)律，支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)

4、的變形、應(yīng)力分布及內(nèi)力分布情況。圍巖遇水軟化后，由于隧道的變形，錨桿與圍巖發(fā)生相對滑動(dòng)，錨桿嵌入隧道圍巖，隧道變形大的部位也是錨桿受力大的部位，同時(shí)該部位錨桿與圍巖的相對滑動(dòng)也最大，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場錨桿滑移的實(shí)際情況相符。隧道下臺階一次性開挖后施作的錨桿受力左右成對稱分布，下臺階左右分步開挖施作的錨桿受力成不對稱分布，后面施作的錨桿受力小于前面施作的錨桿受力，可以考慮折減最后施作錨桿的力學(xué)效應(yīng)。⑶通過研究發(fā)現(xiàn)，隧道圍巖遇水軟化后初期支