挤压性围岩隧道大变形机理及分级标准研究

论文

第３０卷

２００８焦

第５期

５月

岩

Ｃｈｉｎｅｓｅ

土工程学报

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｖ０１．３０Ｍａｙ，

Ｎｏ．５２００８

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ

挤压性围岩隧道大变形机理及分级标准研究

刘志春，朱永全，李文江，刘泮兴

（石家庄铁道学院，河北石家庄０５００４３）

摘要：结合高地应力条件下挤压性大变形隧道——乌鞘岭隧道工程实例，通过变形的现场量测结果，分析了挤压性

围岩隧道大变形的基本特征。采用室内试验及现场量测等手段，综合分析确定了围岩物理力学参数，定量分析了洞室周边产生塑性区的条件、塑性区及洞壁位移的影响因素、塑性区半径与洞壁位移的关系。以现场量测数据为依托，结合理论计算，参考以往类似隧道经验，分别考虑了围岩的相对变形、强度应力比、原始地应力、弹性模量作为分级指标，并提出了综合系数砑旨标，采用综合指标判定法给出了大变形的分级标准，以及相应的防治措施。关键词：挤压性围岩隧道：大变形；强度应力比；塑性区；分级标准中图分类号：ＴＵ４５４；Ｕ４５６．３

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００—４５４８（２００８）０５—０６９０—０８

作者简介：刘志春（１９７３一），男，河北景县人，副教授，从事隧道及地下工程的研究。Ｅ．ｍａｉｌ：ｌｉｕｚｈｃｈＯｌ＠１６３．ｃｏｍ。

Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

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（ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＲａｉｌｗａｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓ蝎ｉａｚｈｕａｎｇ０５００４３，Ｃｈｉｎａ）

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０

引

言

各类围岩在正常施工条件下都会产生～定的变形，不同国家、不同行业对各级围岩及各种支护结构都规定有不同的预留变形量以容纳这些变形【ｌ卜１２】。大变形是相对正常变形而言，目前还没有统一的定义和判别标准。产生大变形主要有客观和主观两方面原因，地质条件是客观原因，技术措施不当是主观原因，前者是根本原因。从地质条件分析，产生大变形的原因可能有三种‘６。７】：

（１）膨胀岩作用。具有膨胀性的围岩在～定条件下体积膨胀，使隧道周边产生大变形。如成昆线百家岭隧道、青藏线关角隧道、宝中线堡子梁隧道都属于围岩膨胀引起的大变形。

（２）高地应力作用下的软岩隧道挤压变形。研究

随着隧道工程技术的不断发展，软弱围岩在高地应力作用下的挤压大变形隧道的工程实例越来越多。一些软岩、高地应力、挤压性围岩隧道的研究【１以０１，由于受隧道与地层作用的复杂性、地质条件变化的多样性、地层参数的变异性、理论计算的不完善性等因素的影响，未能提出统一的可操作的大变形分级标准。

笔者结合乌鞘岭隧道工程实例，以室内试验、现场量测数据为依托，结合理论计算，并参考以往类似隧道经验，分析了挤压性围岩隧道大变形的基本特征及机理，提出了大变形分级标准（综合指标判定法）及相应的防治措旌。１

１．１

隧道产生大变形的原因及工程实例

隧道产生大变形的原因

收稿日期：２００７一∞一勰

论文

第５期刘志春，等．挤压性围岩隧道大变形机理及分级标准研究

６９１

表明【６】，当强度应力比小于０．３～０．５时，即能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。此时洞周将出现大范围的塑性区，随着开挖引起围岩质点的移动，加上塑性区的“剪胀”作用，洞周将产生很大位移。所以高地应力是大变形的一个重要原因，这又称为高地应力的挤压作用。在埋深大、地壳经历激烈运动，地质构造复杂的泥岩、页岩、千枚岩、泥灰岩、片岩、煤层等都容易出现较大的挤压变形。

（３）局部水压及气压力的作用。当支护和衬砌封闭较好，周边局部地下水升高或有地下气体（瓦斯等）作用时，支护也会产生大变形，这种现象并不多见。１．２乌鞘岭隧道工程概况及对比

乌鞘岭隧道位于兰新线兰州西一武威南段，全长

２００５０

深１１００ｍ。设计为左右两座单线隧道，线间距４０ｍ。

隧道工程在大地构造单元上位于祁连褶皱带内，在岭脊地段７５８７ｍ范围内分布由Ｆ４＂－．＇Ｆ７四条区域性大断层为骨架构成的宽大“挤压构造带”，带内的次级断层发育，由于构造作用，切割的古生界、中新生界及加里东岩体被推覆于上新地层之上，地应力条件十分复杂。其中Ｆ７断层为工程活动性断层，断层宽度达 …… 此处隐藏：16170字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……