華坪隧道圍巖穩(wěn)定性離心模型試驗研究.pdf

1、華坪隧道是麗攀高速公路僅有的穿越于攀西地區(qū)昔格達地層的隧道，也是所有昔格達地層中僅有的高速公路隧道。華坪隧道圍巖穩(wěn)定性研究不僅可以對隧道施工設計提供參考，同時其研究成果也可應用到其他昔格達地層中的公路隧道。因此，課題組有必要對華坪隧道的圍巖穩(wěn)定性進行深入的分析和研究。
　　本文以麗攀高速公路華坪隧道為研究對象，首先通過收集資料、野外勘查及室內土工試驗，掌握了隧道的工程地質背景，進而開展了對昔格達地層隧道圍巖穩(wěn)定性的離心模型試驗研究

2、。課題采用模型試驗方法，用離心力代替山體應力，模擬隧道開挖后可能出現(xiàn)的圍巖變形破壞及地質病害。本課題共進行了三組對比試驗，通過布設觀測點、應變數(shù)據(jù)曲線分析、數(shù)據(jù)插值分析，研究不同巖性、巖層結構、節(jié)理發(fā)育情況及支護措施對圍巖穩(wěn)定性的影響，進而探索圍巖變形破壞規(guī)律，預測隧道變形情況和可能產(chǎn)生的地質病害，為在施工過程中及時采取措施應對地質病害提供了理論支持。主要研究內容及成果如下:
　　(1)離心力模擬山體自重應力作用于模型洞室圍巖，當

3、洞室開挖后，圍巖原有應力平衡狀態(tài)被打破，形成圍巖應力重分布，在新的圍巖應力狀態(tài)下，圍巖產(chǎn)生松脹變形。
　　(2)隧道模型圍巖聚集大量能量，呈向內擠壓趨勢;且愈向自由表面（洞室周邊）接近，能量愈集中，至洞室周邊處達到最大值;其中洞壁拱頂位置能量最為集中，應變最大。
　　(3)主應力分異效應使得拱頂表現(xiàn)為拉應力集中，邊墻表現(xiàn)為切向壓應力集中。圍巖應力釋放，使圍巖各質點向洞室內部回彈變形。當拱頂圍巖應力大于抗拉強度時，產(chǎn)生張裂塌落

4、現(xiàn)象。
　　(4)由于洞壁圍巖應力集中，當隧道圍巖發(fā)育軟弱結構面時，不利于圍巖的穩(wěn)定性，易發(fā)生坍塌。特別在斷層影響帶，巖體發(fā)育有傾向于掌子面外的結構面時，易沿結構面產(chǎn)生掌子面滑塌，發(fā)育為結構面控制型的圍巖變形破壞。
　　(5)錨桿加固圍巖使其整體性增強，層間摩阻力增大，抗拉強度增大，從而增加圍巖穩(wěn)定性，縮小圍巖塑性區(qū)范圍，減小圍巖應變。實驗結果表明現(xiàn)場錨桿參數(shù)以取長度4.5m，間距0.75cm為宜。
　　(6)昔格達地