高速公路膨脹性泥巖隧道施工技術(shù)研究.pdf

1、梁家山膨脹性泥巖隧道是連霍高速公路天水過境段的控制性工程。在采用雙層模筑法施工的過程中，由于膨脹性泥巖遇水膨脹而產(chǎn)生襯砌變形乃至隧道坍塌，因此，本文將緊密結(jié)合梁家山膨脹性泥巖隧道的施工實(shí)踐，對膨脹性泥巖隧道進(jìn)行工程地質(zhì)性質(zhì)和物理力學(xué)性質(zhì)及其膨脹性的分級研究，進(jìn)而提出相應(yīng)的建議計(jì)算參數(shù)，并通過現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬分析對比，研究出更加適合于本項(xiàng)目地質(zhì)特點(diǎn)的施工技術(shù)。
　　本文以天水過境段梁家山膨脹性泥巖隧道為工程依托，主要開展進(jìn)行以下幾

2、方面的研究工作:
　　(1)通過現(xiàn)場在典型區(qū)段采取巖塊試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，獲得泥巖的地球化學(xué)成分和礦物成分，并利用圖像處理軟件對泥巖進(jìn)行微結(jié)構(gòu)分析。參考國內(nèi)外同類巖層的經(jīng)驗(yàn)方法和理論分析計(jì)算，得出梁家山隧道泥巖的計(jì)算物理力學(xué)參數(shù)建議取值。
　　(2)通過試驗(yàn)研究獲得了梁家山泥巖隧道的物理、水理和力學(xué)等方面的性質(zhì)。通過對膨脹性巖土的膨脹機(jī)理和現(xiàn)有膨脹性巖石判別評價(jià)方法的綜合分析，提出了一種定量判別巖石膨脹性分級的方法，依據(jù)本

3、項(xiàng)研究的方法和梁家山隧道泥巖實(shí)測參數(shù)進(jìn)行泥巖的膨脹性分級。
　　(3)通過對梁家山泥巖隧道進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控量測，獲得了膨脹性泥巖中圍巖的變形特征、初期支護(hù)和二次襯砌的受力特征以及鋼拱架的受力情況，并對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析以驗(yàn)證其監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理性。實(shí)測和理論分析結(jié)果均表明，按照新奧法施工的隧道結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。
　　(4)采用MIDAS/GTS進(jìn)行數(shù)值有限元模擬，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析，確定的計(jì)算物理力學(xué)參數(shù)為輸入，考慮膨脹性泥巖的膨脹

4、效應(yīng)，對比在有剪脹角和無剪脹角兩種情況下隧道進(jìn)行新奧法施工時(shí)隧道的受力變化情況。
　　(5)通過有限元數(shù)值模擬的方法，對比了雙層模筑和復(fù)合式襯砌兩種施工方法引起的圍巖與結(jié)構(gòu)受力變形特征，得出梁家山泥巖隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式更宜采用復(fù)合式襯砌，它不僅可以滿足圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的要求，并且從施工的難度和速度、安全性和經(jīng)濟(jì)性等各方面都具有較大的優(yōu)勢。
　　總之，本文以實(shí)際工程為研究對象，通過對膨脹性泥巖工程地質(zhì)性質(zhì)的綜合研究，結(jié)合