軟質(zhì)片巖隧道大變形控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的公路、鐵路向山區(qū)延伸，為了縮短里程和保護(hù)沿線(xiàn)自然環(huán)境，隧道便成為其主要的設(shè)計(jì)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(wèn)題，例如高地應(yīng)力、仰拱隆起及軟巖大變形等問(wèn)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(diǎn)問(wèn)題，在軟巖隧道工程施工過(guò)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(zhēng)議和探

2、索階段。本文以某軟質(zhì)片巖隧道為工程依托，對(duì)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(jìn)行系統(tǒng)的分析。全文的主要研究?jī)?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(diǎn)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(shì)，本文采用FLAC3D軟件對(duì)軟質(zhì)片巖隧道進(jìn)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(dòng)作用及遇水軟化等特點(diǎn)，將所選取的模擬區(qū)段圍巖簡(jiǎn)化為各向同性材料。
　　（4）在對(duì)所選取的五種開(kāi)挖工況分別進(jìn)行模擬后發(fā)現(xiàn)：等臺(tái)階（5.0m）長(zhǎng)度下二臺(tái)階法和三臺(tái)階法開(kāi)挖對(duì)圍巖的變形和應(yīng)力影響

4、較小；超短（2.5m）臺(tái)階開(kāi)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?qiáng)掌子面的穩(wěn)定性，但其對(duì)拱頂部位的塑性區(qū)影響較大。
　?。?）對(duì)超前小導(dǎo)管模擬發(fā)現(xiàn)：超前支護(hù)能使拱頂部位形成一個(gè)承載拱，有效的控制拱頂?shù)淖冃危欢诔靶?dǎo)管施工中改變小導(dǎo)管的傾角雖對(duì)圍巖的穩(wěn)定性起到一定的作用，但其效果并不明顯。對(duì)系統(tǒng)錨桿的模擬發(fā)現(xiàn)：錨桿的長(zhǎng)度對(duì)于其在軟巖中的作用是非常明顯的，選擇適當(dāng)長(zhǎng)度的錨桿能起到經(jīng)濟(jì)高效的效果