泥岩隧道仰拱长期稳定性分析——以新疆达坂地质区某隧道为例

以新疆达坂地质区某隧道为例,分析泥岩隧道仰拱的长期稳定性。通过基于隧道岩体结构、岩块强度和长期变形监测数据的分析,运用H-B强度准则和BP神经网络算法获取监测隧道岩体的力学和蠕变参数。借助FLAC 3D软件内置的CPOWER模型,建立典型断面的数值模拟模型,以分析泥岩流变效应下不同衬砌支护强度和仰拱曲率半径对隧道仰拱运营期稳定性的影响。结果表明:考虑泥岩流变时,隧道的主要变形是仰拱中心的隆起。初次增大支护强度或减小仰拱曲率半径对改善隧道结构的受力、控制围岩变形以及加快围岩的稳定都产生显著效果;然而,随着支护强度持续增大或仰拱曲率半径持续减小,这种控制效果逐渐减弱。当将支护强度从I16工字钢逐渐增大到双层拱架时,仰拱中心的隆起量仍然有11.14 mm;而将仰拱曲率半径从16 m减小到14 m时,仰拱中心的隆起量从33.7 mm减小到3.37 mm,最终的位移满足隧道后期运营的要求。减小仰拱曲率半径比增大支护强度更能有效地从根本上控制仰拱中心的隆起,同时使围岩和支护结构的受力更加均匀;在施工阶段适当减小仰拱曲率半径后,隧道已处于相对平衡状态,流变效应对隧道的应力状态影响不大。