華坪隧道圍巖穩(wěn)定性離心模型試驗(yàn)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(dá)地層的隧道，也是所有昔格達(dá)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(duì)隧道施工設(shè)計(jì)提供參考，同時(shí)其研究成果也可應(yīng)用到其他昔格達(dá)地層中的公路隧道。因此，課題組有必要對(duì)華坪隧道的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)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(duì)象，首先通過收集資料、野外勘查及室內(nèi)土工試驗(yàn)，掌握了隧道的工程地質(zhì)背景，進(jìn)而開展了對(duì)昔格達(dá)地層隧道圍巖穩(wěn)定性的離心模型試驗(yàn)研究

2、。課題采用模型試驗(yàn)方法，用離心力代替山體應(yīng)力，模擬隧道開挖后可能出現(xiàn)的圍巖變形破壞及地質(zhì)病害。本課題共進(jìn)行了三組對(duì)比試驗(yàn)，通過布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)、應(yīng)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(jié)構(gòu)、節(jié)理發(fā)育情況及支護(hù)措施對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響，進(jìn)而探索圍巖變形破壞規(guī)律，預(yù)測(cè)隧道變形情況和可能產(chǎn)生的地質(zhì)病害，為在施工過程中及時(shí)采取措施應(yīng)對(duì)地質(zhì)病害提供了理論支持。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)離心力模擬山體自重應(yīng)力作用于模型洞室圍巖，當(dāng)

3、洞室開挖后，圍巖原有應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，形成圍巖應(yīng)力重分布，在新的圍巖應(yīng)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(nèi)擠壓趨勢(shì);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(dá)到最大值;其中洞壁拱頂位置能量最為集中，應(yīng)變最大。
　　(3)主應(yīng)力分異效應(yīng)使得拱頂表現(xiàn)為拉應(yīng)力集中，邊墻表現(xiàn)為切向壓應(yīng)力集中。圍巖應(yīng)力釋放，使圍巖各質(zhì)點(diǎn)向洞室內(nèi)部回彈變形。當(dāng)拱頂圍巖應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生張裂塌落

4、現(xiàn)象。
　　(4)由于洞壁圍巖應(yīng)力集中，當(dāng)隧道圍巖發(fā)育軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，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(jié)構(gòu)面時(shí)，易沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生掌子面滑塌，發(fā)育為結(jié)構(gòu)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(qiáng)，層間摩阻力增大，抗拉強(qiáng)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(yīng)變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明現(xiàn)場(chǎng)錨桿參數(shù)以取長度4.5m，間距0.75cm為宜。
　　(6)昔格達(dá)地