王家寨隧道第三系半成岩富水段涌水突泥机制及风险评估

为探究隧道穿越第三系半成岩富水段时引发的涌水突泥、冒顶等地质灾害机制,依托云南临清高速公路王家寨隧道,通过室内力学试验和模糊层次分析法,对第三系半成岩力学特性、作用机制及涌水突泥灾害风险进行分析。研究表明:1)王家寨隧道第三系半成岩遇水软化特性明显,随着含水率增加其黏聚力先增后减,内摩擦角不断减小,含水率为18%时黏聚力与内摩擦角分别为12.53 k Pa和7.35°,围岩逐渐失稳。2)软弱的第三系半成岩、高地下水量及隧道开挖扰动为王家寨隧道第三系半成岩富水段发生涌水突泥灾害的主要影响因素。3)王家寨隧道第三系半成岩段可按工程地质条件、水文地质条件划分为A、B、C、D 4段,各段涌水突泥灾害风险由大到小排序为B段=C段>A段>D段,其中评估的A段涌泥量与实际涌泥量较为吻合。

半成岩隧道波纹钢初支结构施工力学特性研究

为探究波纹钢初支结构在富水半成岩隧道中的施工力学特性,依托临清高速王家寨隧道工程,总结半成岩隧道内波纹钢初支结构的施工方案,再通过等效刚度的方法建立动态施工数值模型,并结合现场监测数据进行验证,进而分析施工过程对波纹钢初支结构施工力学特性的影响,最后针对现场波纹钢背后混凝土厚度不足的问题进行参数分析。结果表明:(1)波纹钢初支结构施工方案可有效适配于该类隧道,满足“快挖、快支、快封闭”的施工理念;(2)半成岩隧道洞内变形有变形时间长、变形量大的特点,初支结构拱脚部位为大弯矩、小轴力的危险区域;(3)随着混凝土厚度减小,初支结构最大Mises应力迅速上升,实际施工时应注意洞内变形带来的混凝土厚度不足风险。