構(gòu)造節(jié)理對偏壓隧道的影響.pdf

1、我國山脈縱橫，地形地勢陡峻險要，地質(zhì)條件復(fù)雜，在交通隧道建設(shè)中，偏壓隧道占有一定比重。當(dāng)淺埋隧道沿山或沿河邊修建時，由于隧道左右側(cè)地形的不對稱性，造成圍巖周圍應(yīng)力分布不均，形成隧道的偏壓段。偏壓效應(yīng)使隧道襯砌結(jié)構(gòu)處于不利的受力狀態(tài)，可能導(dǎo)致初期支護(hù)和二次襯砌開裂，大大降低隧道結(jié)構(gòu)的承載能力。此外，當(dāng)隧道穿越山脈時，由于巖體內(nèi)部存在天然的節(jié)理裂隙，使得隧道的受力出現(xiàn)較大的影響，這往往對隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式及施工提出更高的要求。節(jié)理是地質(zhì)中常

2、見的現(xiàn)象，節(jié)理的存在，大大地降低了巖石的強(qiáng)度。在斜坡中，節(jié)理的大量存在且產(chǎn)狀組向臨空面，將會加劇滑坡、崩塌的形成，對建筑物的安全造成嚴(yán)重的威脅。在一般情況下，隧道不可避免地要穿過節(jié)理和軟弱夾層等不良地質(zhì)條件的巖層。因此探討節(jié)理對隧道開挖和襯砌的影響是一個具有實(shí)際意義的重要課題。
　　本研究以河南某高速公路隧道為研究對象，以數(shù)值仿真模擬分析與現(xiàn)場問題及處理措施和現(xiàn)場實(shí)測資料相結(jié)合，從圍巖性質(zhì)、隧道埋深和地形偏壓等角度研究隧道圍巖壓力

3、、結(jié)構(gòu)內(nèi)力和隧道變形等規(guī)律，為偏壓軟基隧道設(shè)計和施工提供理論基礎(chǔ)。通過開展偏壓隧道的受力變形及其控制技術(shù)研究，對保證軟弱圍巖偏壓地段隧道的安全施工、合理支護(hù)具有重要的指導(dǎo)意義，并可進(jìn)一步推廣應(yīng)用到我國其它的軟弱圍巖偏壓隧道建設(shè)中，應(yīng)用前景非常廣闊，經(jīng)濟(jì)及工程效益顯著。
　　從隧道力學(xué)的基本理論出發(fā)，依據(jù)實(shí)測圍巖壓力值，建立荷載—結(jié)構(gòu)模型，對隧道初支內(nèi)力進(jìn)行分析，計算隧道結(jié)構(gòu)上的荷載大小。
　　論文在建立計算模型時，選取典型斷

4、面，確定該處的地形斷面，確定分析模型的尺寸范圍，將計算模型劃分為若干區(qū)域：隧洞外圍巖區(qū)，一次襯砌區(qū)，二次襯砌區(qū)和分階段開挖區(qū)，都進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，并且考慮施工過程中的錨桿劃分為桿單元，利用單元死活技術(shù)來模擬開挖過程。
　　論文采用理論分析與有限元數(shù)值模擬計算相結(jié)合的方法，從節(jié)理傾角、地下水等因素對偏壓作用的影響作出了以下研究：
　　（1）通過理論分析，得出一般情況下，巖體的抗剪強(qiáng)度沿層面方向上具有最低值，而在垂直層面方向上