深埋穿越破碎带隧道衬砌变形规律研究

为解决隧道穿越破碎带、断层等不良地质体时导致的隧道结构变形过大,甚至引起垮塌等事故的难题,通过对西南某深埋穿越破碎带隧道衬砌现场监测数据的分析,结合数值模拟试验,研究了该隧道衬砌拱顶下沉、周边收敛变形规律,并对二者进行了对比。结果表明:该隧道工程Ⅳ级至Ⅴ级围岩过渡区发生不均匀沉降,Ⅴ级围岩相对Ⅳ级围岩沉降值大15 mm左右;隧道拱顶沉降量是周边收敛位移的1.25~1.75倍,即拱顶对不均匀沉降的敏感度大于周边,属于隧道结构薄弱部位。基于自主研发的双向滑移式物理模型箱,研究了不均匀沉降条件下衬砌结构变形特征,衬砌轴向变形过程大致可分为5个阶段:弹性应变、土体压密—姿态调整、塑性应变、土体再压密—姿态再调整、断裂破坏,且拱顶轴向变形为拱腰轴向变形的1.75~2.45倍,说明拱顶沉降对围岩完整性的敏感度大于周边收敛,应重点做好拱顶的监测与防护。