引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞TBM段軟巖大變形研究.pdf

1、在隧洞工程各類地質(zhì)問(wèn)題中，圍巖大變形是一類容易造成施工困難、毀壞施工設(shè)備、延誤工期、增加工程成本的重要地質(zhì)問(wèn)題。圍巖大變形機(jī)理、類型、預(yù)測(cè)和支護(hù)措施研究等雖然已經(jīng)取得很多進(jìn)展，但是圍巖大變形沒(méi)有充分考慮其產(chǎn)生的地質(zhì)背景，對(duì)軟巖大變形的原因、機(jī)理缺乏分析和歸納，當(dāng)代造山帶理論和研究成果未應(yīng)用于工程領(lǐng)域，這些方面還存在不足，有待進(jìn)一步探討。
　　本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、收集資料，歸納總結(jié)軟弱圍巖隧洞的研究現(xiàn)狀，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)引漢濟(jì)渭秦嶺

2、隧洞圍巖變形進(jìn)行分析，總結(jié)出隧洞的變形規(guī)律，再結(jié)合數(shù)值模擬對(duì)引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞圍巖變形進(jìn)行深入的探討和研究，最后從細(xì)觀尺度分析其變形機(jī)理，并運(yùn)用大陸動(dòng)力學(xué)理論來(lái)解釋分析。
　　秦嶺隧洞軟巖段主要分布在嶺北TBM正洞段和附近的鉆爆法施工的5號(hào)支洞，巖性以千枚巖為主。5號(hào)支洞實(shí)測(cè)的最大水平收斂值和拱頂沉降值分別為1692mm和19.68mm，拱頂、左拱腰和右拱腰處的最大圍巖壓力分別為0.43MPa、0.31MPa和0.53MPa，圍巖變

3、形20天后趨于穩(wěn)定。TBM施工段由于施工干擾較大，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不完整，最大水平收斂值和拱頂沉降值分別為5.85mm和6.28mm。通過(guò)修正收斂值可以看出，5號(hào)支洞有大變形趨勢(shì)，而TBM段變形趨于穩(wěn)定。由于TBM段巖性變化大，斷層和節(jié)理較發(fā)育，地下水活動(dòng)頻繁容易造成千枚巖軟化，預(yù)計(jì)今后施工段隨時(shí)會(huì)遇到軟巖大變形問(wèn)題。
　　按照大陸動(dòng)力學(xué)理論，秦嶺造山帶是在主造山期華北、秦嶺、揚(yáng)子三板塊分別沿商丹與勉略兩條縫合帶從南向北俯沖碰撞造山，奠定

4、了基本構(gòu)造格局，于燕山期強(qiáng)烈的陸內(nèi)造山作用疊加改造形成今天的復(fù)合型造山帶。秦嶺隧洞軟巖段屬于秦嶺微板塊，小洋盆沉積奠定了泥砂巖沉積物質(zhì)基礎(chǔ)，碰撞造山的變質(zhì)作用形成千枚巖，燕山期陸內(nèi)造山形成脆性斷層和節(jié)理。由于南北向的碰撞造山，因此主要斷裂東西向分布，有利于南北向展布的秦嶺隧洞圍巖穩(wěn)定性。
　　圍巖的薄片鑒定結(jié)果顯示圍巖受多期構(gòu)造影響，主要礦物為石英，含少量方解石和絹云母，都屬于變質(zhì)礦物。石英有早期變質(zhì)形成和后期沿裂隙充填兩類。三種

5、礦物定向排列，形成片理面，成為易滑方向。因此在TBM施工段片理面和與主斷裂伴生的次級(jí)斷層和節(jié)理的產(chǎn)狀是隧洞地質(zhì)編錄和預(yù)測(cè)分析的關(guān)鍵。云母易于軟化和流變，含量多時(shí)易于發(fā)生圍巖大變形。
　　數(shù)值模擬表明以基準(zhǔn)參數(shù)模擬時(shí)，隧洞的位移基本是左右對(duì)稱的，隧洞拱頂下沉和底部隆起位移較大，在隧洞洞腰部位有較大的收斂位移。埋深比較大的隧洞圍巖中初始地應(yīng)力較高，在隧洞的兩拱肩處和隧洞邊墻下部出現(xiàn)塑性區(qū)，且在邊墻下部角落處塑性應(yīng)變較大，向上方延伸，若