震裂巖體區(qū)軟巖隧道失穩(wěn)機(jī)理及安全控制對(duì)策研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的大幅提升，西部大開發(fā)的逐漸深入，穿越高烈度、強(qiáng)震區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道工程大量涌現(xiàn)，而上述地區(qū)強(qiáng)震后對(duì)原有山體形成的損傷使得原本復(fù)雜的山區(qū)環(huán)境更加艱險(xiǎn)，隧道建設(shè)過程中遇到的技術(shù)難題更甚，頻繁發(fā)生的余震也將給西部地震災(zāi)區(qū)隧道施工帶來(lái)極大的安全隱患。如何有效預(yù)防和減少建設(shè)過程中隧道災(zāi)害的發(fā)生成為擺在業(yè)界學(xué)者面前的首要問題。因此，對(duì)于強(qiáng)震后地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的西部山區(qū)隧道尤其是受地震影響嚴(yán)重的軟巖隧道建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)

2、問題開展研究具有重要的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。
　　基于此，本文以穿越5.12汶川地震發(fā)震斷裂---龍門山活動(dòng)斷裂帶上在建的廣甘高速公路隧道群為依托，針對(duì)穿越強(qiáng)震動(dòng)力作用后形成的大量“松”而未“動(dòng)”，“裂”而未“塌”的軟巖隧道為研究對(duì)象，基于廣泛的資料搜集與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值分析等綜合研究手段，對(duì)強(qiáng)震后軟弱巖體典型性狀進(jìn)行了深入剖析，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)震裂巖體區(qū)軟巖隧道施工過程中的失穩(wěn)破壞模式、成因機(jī)制及余震作用下的災(zāi)變特性及

3、失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)震裂軟巖隧道施工中出現(xiàn)的失穩(wěn)破壞治理方案進(jìn)行了深入探討，取得了以下主要研究成果:
　　(1)通過對(duì)強(qiáng)震區(qū)軟巖隧道建設(shè)過程中揭露的大量軟弱巖體資料的搜集與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，揭示了強(qiáng)震區(qū)軟弱巖體密度偏低、彈性波速小、透水性強(qiáng)及架空現(xiàn)象明顯等基本特征，原始地應(yīng)力得到一定程度釋放的基本特性。
　　(2)通過對(duì)震裂巖體區(qū)軟巖隧道失穩(wěn)破壞現(xiàn)象的大量調(diào)研，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，揭示了該場(chǎng)體條件下隧道施

4、工期圍巖-支護(hù)失穩(wěn)破壞的主要特征及以溜坍為主的塌方表現(xiàn)形式，探明了震裂巖體區(qū)軟巖隧道失穩(wěn)破壞的主要發(fā)生部位。
　　(3)基于調(diào)研統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)合數(shù)值模擬及理論分析，剖析了震裂軟巖隧道圍巖-支護(hù)失穩(wěn)破壞的影響因素及成因機(jī)制，揭示出圍巖自身強(qiáng)度低，自穩(wěn)能力弱及地下水對(duì)巖體的弱化作用是震區(qū)軟巖隧道發(fā)生失穩(wěn)破壞的重要誘因;而支護(hù)背后的缺陷，以及設(shè)計(jì)和施工過程中對(duì)圍巖特性認(rèn)識(shí)不清，致使施工工法、支護(hù)措施、施工工藝等不當(dāng)，也是誘發(fā)隧道發(fā)生

5、圍巖-支護(hù)失穩(wěn)破壞的關(guān)鍵因素。
　　(4)通過對(duì)強(qiáng)震區(qū)震裂軟巖隧道施工期余震作用下圍巖-初支結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞典型案例分析，采用數(shù)值分析手段，剖析了不同支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度和不同地震入射方向條件下，圍巖-支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，得出了不同剛度的初支結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律基本一致，對(duì)于只施作了初支的隧道而言，拱腰和拱腳更易受地震作用而產(chǎn)生手拉破壞;揭示了余震作用下不同空洞缺陷規(guī)模及分布位置對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響規(guī)律，提出了地震作用并不會(huì)使空洞對(duì)襯

6、砌的影響范圍明顯擴(kuò)大，但會(huì)使得空洞附近產(chǎn)生應(yīng)力集中、支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力降低，易出現(xiàn)拉剪或壓剪開裂等失穩(wěn)破壞，探明了震裂巖體區(qū)軟巖隧道施工期余震作用下的失穩(wěn)機(jī)理。
　　(5)綜合震裂巖體區(qū)軟巖隧道在靜、動(dòng)力作用下失穩(wěn)破壞的影響因素及機(jī)制分析，提出了以超前加固、塌腔回填、地下水引排及加強(qiáng)支護(hù)為主的處治加固原則，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體失穩(wěn)破壞實(shí)例，依據(jù)上述處治原則，成功實(shí)施了試驗(yàn)段的整治加固，并通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步驗(yàn)證了處治效果的可靠性，有效地控