炭質(zhì)泥巖夾砂巖隧道大變形機理及控制措施研究.pdf

1、軟巖大變形一直是困擾隧道工程界的一個重要問題，尤其是在軟巖隧道變形機理方面，由于軟巖巖性和工程地質(zhì)條件的復雜性，通過傳統(tǒng)的理論分析和經(jīng)驗判斷不足以準確的掌握圍巖的變形機制和變形規(guī)律，進而提出有效的變形控制措施。
　　本文以“濱綏線牡丹江至綏芬河段擴能改造工程”的興源隧道為依托，以軟巖隧道大變形為背景，采用現(xiàn)場應力及變形監(jiān)控量測、理論分析和有限元計算相結(jié)合的手段來分析隧道的大變形機理，并通過數(shù)值模擬手段對比分析優(yōu)選出最優(yōu)的變形控制措

2、施。最后通過突變理論來分析隧道施工過程中的極限位移，并根據(jù)計算結(jié)果運用當前工程界普遍使用的三級管理機制對隧道圍巖變形控制基準進行分級，提出了不同埋深下隧道的變形控制基準。論文的主要工作和成果如下：
　?。?）結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析興源隧道變形與支護受力之間的相互作用關(guān)系和特征。分析結(jié)果表明，圍巖變形持續(xù)時間長，具有很強的流變性；受軟弱夾層及巖層走向、傾向的影響，圍巖變形和支護受力表現(xiàn)出明顯的不對稱性。
　?。?）通過將現(xiàn)場

3、監(jiān)控量測分析與工程地質(zhì)資料相結(jié)合，得出興源隧道圍巖大變形屬于圍巖巖性控制類型，地層巖性、高地應力、軟弱夾層和地下水是圍巖產(chǎn)生大變形的重要影響因素，其變形機理是高地應力下軟巖的塑性流變、圍巖的彎曲變形以及夾層的軟化共同作用的結(jié)果。
　　（3）根據(jù)軟巖大變形機理分析的研究結(jié)果，有針對性的提出了不同的變形控制措施，并通過有限元數(shù)值模擬手段分別對每種變形控制措施進行優(yōu)選，如采用不同臺階長度、不同開挖進尺、不同臺階高度、不同鎖腳錨管以及不同

4、縱向連接形式等。最終通過比選得出最優(yōu)變形控制措施，宜采用5m臺階長度、0.5 m開挖進尺、3.5m臺階高度、上臺階采用下斜30°鎖腳錨管、中臺階采用下斜15°鎖腳錨管、縱向連接則采用14號槽鋼。
　?。?）通過對尖點突變理論的應用，分別計算不同應力釋放率下隧道洞周關(guān)鍵點的塑性應變值，然后利用突變判據(jù)△來尋找塑性應變的突變點，從而確定圍巖變形突變所對應的應力釋放率，并以此作為圍巖變形的極限狀態(tài)。通過計算得出，當應力釋放率達到70％時