軟弱圍巖隧道的施工力學研究.pdf

1、隨著我國大力開發(fā)基礎(chǔ)建設(shè)的實施，我國公路建設(shè)中的隧道將穿過更多更長的軟弱圍巖地段。然而目前對軟弱圍巖隧道施工過程的力學行為研究較少，導致一系列軟弱圍巖隧道失穩(wěn)破壞。特別是對洞體開挖后，圍巖及支護結(jié)構(gòu)力學狀態(tài)的時間效應的研究就更為少見。因此，有必要對上述問題作進一步的討論和研究。 本文首先系統(tǒng)論述了軟弱圍巖隧道的地質(zhì)特征、失穩(wěn)因素、變形破壞的力學機制和特征、支護結(jié)構(gòu)的特點：接著采用粘彈性方法，對隧道施工過程中的力學動態(tài)進行時間效應

2、分析，分析了二襯支護時間、初襯支護厚度對圍巖位移、初襯應力、二襯應力的影響：最后結(jié)合工程實例，對軟弱圍巖隧道的周邊收斂、圍巖應力、初襯應力、二襯應力、鋼支撐內(nèi)力、圍巖與初襯以及初襯與二襯間接觸壓力等進行了二維粘彈性有限元分析和現(xiàn)場量測分析，較全面地分析了軟弱圍巖隧道的施工力學行為，并將數(shù)值分析結(jié)果與現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)進行了比較。主要結(jié)論有： 1)空間效應(開挖過程)對圍巖位移影響的大小次序是拱頂、邊墻、拱腰，與對初襯應力的影響剛好相反

3、。原巖應力釋放完后，時間效應對圍巖位移、初襯應力的影響大小次序與二襯支護是否完成有關(guān)，二襯施作前，對圍巖位移影響的大小次序分別是拱頂、邊墻、拱腰，對初襯應力影響的大小次序分別是拱頂、拱腰、邊墻；二襯施作后，對圍巖位移影響的大小次序分別是拱頂、拱腰、邊墻，對初襯應力影響的大小次序分別是拱頂、邊墻、拱腰。時間效應對二襯應力的影響大小次序分別是拱頂、拱腰、邊墻。 2)二襯支護時間對圍巖位移影響的大小次序是邊墻、拱腰、拱頂，與對初襯應力

4、的影響剛好相反。開挖后60天內(nèi)施作二襯能顯著減小圍巖向洞內(nèi)收斂位移和初襯應力。開挖60天以后施作效果不大明顯，尤其是在開挖100天以后施作時，收效甚微。 3)初襯厚度越大，圍巖位移、初襯應力、二襯應力就越小，但是從因初襯厚度增大而減小的圍巖位移、初襯應力、二襯應力與初襯厚度的比值來看，20cm厚的初襯較超過20cm厚的值大。 4)在臺階法施工過程中，兩側(cè)的拱腳及墻腳都是應力集中較大的部位，下臺階開挖對圍巖位移增長速率影響