高地应力断层带软岩隧道变形特征与控制措施研究

隧道在穿越断层地带时由高地应力引起的软岩大变形问题是隧道建设施工中难点,给隧道建设的施工与进度带来很大影响。本文结合区域地应力,围岩强度实验等分析柿子园隧道穿越断层地区产生支护结构破坏现象的原因,并对围岩压力,钢架应力,围岩变形进行了现场监测,得到了高地应力软岩大变形引起的支护应力特征与变形特征,提出了控制大变形的技术措施。研究表明,高地应力区软岩隧道穿越断层地带时,由于复杂的构造应力造成隧道结构受力不均,隧道左右两侧围岩压力,支护内力与围岩变形呈现出很大的不对称性。采用优化断面形式、加强初支刚度、非对称预留变形量和锚杆布置等措施可以有效减小隧道结构受力,控制隧道变形。

高强钢筋格栅在Ⅴ级围岩隧道中的支护效果研究

与普通钢筋相比,热处理高强钢筋具有强度高、延性好、强屈比高等力学性能优势,然而在铁路软岩隧道中能否用高强钢筋格栅来代替型钢拱架尚需要进一步研究。该文依托成兰铁路柿子园隧道,选取条件基本相同的60m典型Ⅴ级围岩段为试验段,对高强钢筋格栅和型钢钢架支护时的围岩与初支接触压力、拱架应力及洞周位移进行实测对比分析,分析了高强钢筋格栅在软岩隧道中的支护效果。研究表明:(1)φ22mm高强钢筋格栅支护抗弯刚度较小,呈现出柔性支护特点;(2)高强钢筋格栅与混凝土结合性能好,二者协同工作效果好,能够更好的控制支护内力,围岩压力与隧道变形;(3)高强钢筋格栅强度等级高,能提供更高的支护强度安全储备。高强钢筋格栅在软岩隧道中展现出很好的适用性。

高强钢筋格栅在Ⅳ级围岩隧道中的支护效果研究

热处理高强钢筋具有高强度、延性好、强屈比高、应变时效敏感性低、焊接和冷弯性能好等诸多优点,然而格栅拱架所用钢筋能否利用高强钢筋进行替代在国内尚未进行研究。文中依托成兰铁路柿子园隧道Ⅳ级围岩区间工程,分析了高强格栅支护抗弯刚度,并用18mm高强钢筋格栅拱架代替22mm普通格栅与工16型钢钢架,进行现场对比试验,对三种钢架的围岩压力,钢架应力与围岩变形进行监测,对比分析高强钢筋格栅在Ⅳ级围岩隧道中应用效果。研究表明:(1)三种钢架中,高强格栅抗弯刚度最小,支护呈现出一定柔性特点;(2)高强格栅能够最早地控制围岩压力,钢架应力,围岩收敛发展,支护性能最好;(3)高强格栅强度高,能够提供最高的支护安全储备。18mm高强格栅在Ⅳ级围岩隧道显示出很好的支护效果。