隧道超欠挖異形結(jié)構(gòu)圍巖壓力在線監(jiān)測與評價技術(shù)研究.pdf

1、隧道初期支護在施工階段出現(xiàn)失效而導(dǎo)致坍塌的事故時有發(fā)生，經(jīng)常造成人員被困甚至傷亡。實際支護結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)及圍巖壓力與理論值存在較大偏差，這是造成初期支護在施工期失效坍塌的重要原因。因此，采用實測的幾何形態(tài)參數(shù)和全斷面實測圍巖壓力進行異形支護結(jié)構(gòu)的分析和評價，是識別和預(yù)防初期支護施工期失效的重要途徑。論文結(jié)合江西省交通科技重點項目“異形支護結(jié)構(gòu)圍巖壓力在線監(jiān)測與評價技術(shù)”（項目編號:2009-21），在實體工程初期支護幾何形態(tài)和圍巖壓力實

2、測統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，對異形支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性進行了數(shù)值模擬分析，研究開發(fā)了全斷面圍巖壓力在線監(jiān)測系統(tǒng)，以此為手段建立了異形支護結(jié)構(gòu)的施工期可靠性分析和圍巖壓力安全性預(yù)測的方法。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)通過實體工程的測量和統(tǒng)計分析，分別研究了隧道支護結(jié)構(gòu)環(huán)向變異、縱向變異以及實測圍巖壓力的量值及統(tǒng)計規(guī)律。結(jié)果表明:支護結(jié)構(gòu)環(huán)向幾何變異幅度很大，影響因素復(fù)雜，隨機概率模型及參數(shù)不穩(wěn)定;支護結(jié)構(gòu)縱向幾何變異主要取決于施工管理

3、水平，符合正態(tài)分布;約束狀態(tài)下的實測圍巖壓力規(guī)律性差，量值及分布均與理論值存在較大偏差。
　　(2)采用ANSYS有限元軟件，對隧道支護結(jié)構(gòu)環(huán)向變異和縱向變異的力學(xué)效應(yīng)進行了對比分析，揭示了不同條件下異形支護結(jié)構(gòu)的受力特性。重要結(jié)論包括:使支護結(jié)構(gòu)拱部變薄、邊墻變厚的變異對結(jié)構(gòu)承載有利，反之不利，實踐中應(yīng)控制拱項至拱肩段的超挖，限制邊墻段的欠挖;隧道拱肩段的超欠挖都對支護結(jié)構(gòu)的承載有十分不利的影響，應(yīng)特別注意控制;對于偏壓隧道，大

4、荷載一側(cè)拱頂至拱肩的超挖對承載不利，應(yīng)注意控制，邊墻段（特別是小荷載側(cè)）的適度超挖對結(jié)構(gòu)承載有利。
　　(3)針對用壓力盒測量圍巖壓力的不足，基于山形應(yīng)變傳感器研制了一種分布式壓力傳感器，構(gòu)建了隧道全斷面圍巖壓力在線監(jiān)測系統(tǒng)，首次實現(xiàn)了工程意義上的全斷面圍巖壓力實時監(jiān)測和評價。該系統(tǒng)的主要性能指標為:壓力信息點的環(huán)向間距小于20cm;單洞隧道300m施工區(qū)段內(nèi)布設(shè)15個監(jiān)測斷面時，巡檢周期小于5分鐘。
　　(4)基于實測支護