泥質頁巖隧道施工開挖與支護力學特性研究.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)地質條件復雜，在隧道的建設過程中經(jīng)常要穿越地質條件差的地層，泥質頁巖地層就是其中一種。由于泥質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，嚴重威脅著工作人員的生命安全，帶來經(jīng)濟損失。泥質頁巖隧道設計與施工是目前的一道難題，因此，有必要結合工程實際對泥質頁巖隧道開挖與支護過程中圍巖遇水軟化情況進行系統(tǒng)研究。本文依托在建的宜昌陸城至漁洋關一級公路延伸段新建工程簸箕山隧道，根據(jù)現(xiàn)場

2、實際采取的設計和施工方法，結合理論研究、現(xiàn)場實驗和數(shù)值模擬的研究方法和思路，對該隧道圍巖和支護結構進行了系列研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過對現(xiàn)場實時監(jiān)測的變形數(shù)據(jù)進行分析，結合隧道地質勘探結果，得出該地層泥質頁巖在遇水軟化前后各項力學參數(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算結果與實測結果基本相符，圍巖遇水軟化后的計算結果相對略小于實測結果。得出了在不同時期圍巖遇水軟化各分步開挖階段圍巖的位移、應力場變化規(guī)律，支護襯砌結構

4、的變形、應力分布及內(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，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，同時該部位錨桿與圍巖的相對滑動也最大，數(shù)值模擬結果與現(xiàn)場錨桿滑移的實際情況相符。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效應。⑶通過研究發(fā)現(xiàn)，隧道圍巖遇水軟化后初期支