軟弱圍巖隧道的施工力學(xué)研究.pdf

1、隨著我國(guó)大力開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)建設(shè)的實(shí)施，我國(guó)公路建設(shè)中的隧道將穿過(guò)更多更長(zhǎng)的軟弱圍巖地段。然而目前對(duì)軟弱圍巖隧道施工過(guò)程的力學(xué)行為研究較少，導(dǎo)致一系列軟弱圍巖隧道失穩(wěn)破壞。特別是對(duì)洞體開(kāi)挖后，圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)的時(shí)間效應(yīng)的研究就更為少見(jiàn)。因此，有必要對(duì)上述問(wèn)題作進(jìn)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(xué)機(jī)制和特征、支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：接著采用粘彈性方法，對(duì)隧道施工過(guò)程中的力學(xué)動(dòng)態(tài)進(jìn)行時(shí)間效應(yīng)

2、分析，分析了二襯支護(hù)時(shí)間、初襯支護(hù)厚度對(duì)圍巖位移、初襯應(yīng)力、二襯應(yīng)力的影響：最后結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)軟弱圍巖隧道的周邊收斂、圍巖應(yīng)力、初襯應(yīng)力、二襯應(yīng)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(jìn)行了二維粘彈性有限元分析和現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)分析，較全面地分析了軟弱圍巖隧道的施工力學(xué)行為，并將數(shù)值分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。主要結(jié)論有： 1)空間效應(yīng)(開(kāi)挖過(guò)程)對(duì)圍巖位移影響的大小次序是拱頂、邊墻、拱腰，與對(duì)初襯應(yīng)力的影響剛好相反

3、。原巖應(yīng)力釋放完后，時(shí)間效應(yīng)對(duì)圍巖位移、初襯應(yīng)力的影響大小次序與二襯支護(hù)是否完成有關(guān)，二襯施作前，對(duì)圍巖位移影響的大小次序分別是拱頂、邊墻、拱腰，對(duì)初襯應(yīng)力影響的大小次序分別是拱頂、拱腰、邊墻；二襯施作后，對(duì)圍巖位移影響的大小次序分別是拱頂、拱腰、邊墻，對(duì)初襯應(yīng)力影響的大小次序分別是拱頂、邊墻、拱腰。時(shí)間效應(yīng)對(duì)二襯應(yīng)力的影響大小次序分別是拱頂、拱腰、邊墻。 2)二襯支護(hù)時(shí)間對(duì)圍巖位移影響的大小次序是邊墻、拱腰、拱頂，與對(duì)初襯應(yīng)力

4、的影響剛好相反。開(kāi)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(yīng)力。開(kāi)挖60天以后施作效果不大明顯，尤其是在開(kāi)挖100天以后施作時(shí)，收效甚微。 3)初襯厚度越大，圍巖位移、初襯應(yīng)力、二襯應(yīng)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(yīng)力、二襯應(yīng)力與初襯厚度的比值來(lái)看，20cm厚的初襯較超過(guò)20cm厚的值大。 4)在臺(tái)階法施工過(guò)程中，兩側(cè)的拱腳及墻腳都是應(yīng)力集中較大的部位，下臺(tái)階開(kāi)挖對(duì)圍巖位移增長(zhǎng)速率影響