收敛约束法在挤压性围岩隧道中的应用

由于挤压性围岩隧道围岩性质与应力环境的特殊性,其围岩特征曲线与常规隧道有明显差异。为研究挤压性围岩隧道围岩-支护相互作用关系,考虑支护效应修正围岩特征曲线,研究不同变形等级对修正围岩特征曲线的影响规律,优化挤压性围岩双线铁路隧道初期支护。研究结果表明,毛洞状态下,受双线隧道断面应力集中影响,拱脚和墙脚为安全控制位置;随着变形等级和侧压力系数增加,支护特征曲线与修正围岩特征曲线不再相交;Ⅰ、Ⅱ级变形采用单层支护可满足安全要求,锚杆只需布置在拱部和边墙位置,Ⅱ级及以上变形锚杆需要全环布置;Ⅳ级变形在采用双层支护的同时,需考虑改善洞室形状、超前加固等措施。

高地应力软岩隧道预留变形量设计方法

在弹塑性岩体中开挖隧道,若围岩无明显的流变性,支护施作太早将承受非常大的荷载,但支护结构并非越晚施作越好。如果支护结构刚度和强度设计不足,即使预留了变形空间,隧道仍可能因支护反力不足而发生大变形破坏。为确定合理的支护刚度和支护时机,基于GZZ强度准则采用大应变分析理论,考虑隧道扩挖影响,修正高地应力软岩隧道的围岩特征曲线。修正后的特征曲线与原始曲线有共同的起点,但随着变形增大逐渐偏离原始曲线;增大开挖半径会使特征曲线更高,这意味着支护结构需要提供更大的反力。因此,在工程设计时需要根据修正后的围岩特征曲线进行支护结构设计,避免因为支护刚度不足而发生大变形破坏。其次,基于初始地应力、围岩强度等参数对修正围岩特征曲线形态的影响,提出高地应力软岩隧道围岩最佳预留变形量的设计方法。当地应力较低时,特征曲线有明显的“最低点”,该点对应的支护反力最小,为最佳支护时机;在高地应力条件下,即使变形很大,围岩特征曲线也仍然未达到最低点,这是因为形变压力占主导,松散压力远小于形变压力。因此,在高地应力条件下,采用应力释放措施是有必要的,可通过特征曲线的曲率寻找最佳预留变形量。

组合缺陷影响下衬砌结构受力特征分析

以云南山区某2车道公路隧道为依托,建立基于围岩压力修正的荷载-结构模型。通过引入衬砌安全性影响系数,开展衬砌背后空洞和厚度不足组合缺陷影响下的衬砌受力特征分析。研究结果表明:衬砌厚度不足和背后空洞的存在会改变衬砌局部刚度及其与围岩的接触状态,从而引起衬砌内力重分布。衬砌缺陷的影响主要集中在缺陷处及其邻近部位,缺陷程度越大,衬砌受影响范围越大;缺陷影响范围内的衬砌轴力减小、弯矩增大,安全系数降低,恶化了结构受力状态。当拱顶存在组合缺陷时,衬砌安全性影响系数随着缺陷程度的增加基本呈线性增长,而当单侧或双侧拱腰存在组合缺陷时呈双线性增长规律。比较而言,背后空洞对结构安全性的影响更大;拱腰组合缺陷的影响大于拱顶部位,较小的组合缺陷就会对结构安全性造成较大影响。

大断面隧道地质勘察方法应用及成果分析——以黑白面将军山隧道工程为例

地质条件复杂的大断面隧道地质勘察和围岩分级一直是市政勘察工作的重点,文章以黑白面将军山隧道为例,运用多种地质勘察手段后,通过对各种方法分析利用、相互验证、相互比较、综合判定,最终查明了隧道的工程地质条件,并对地质成果进行了分析,对围岩分级进行了修正,预测可能产生施工地质灾害的破碎带、突涌水位置,经施工开挖情况与实际相符。