漂卵石隧道围岩力学响应与失稳破坏机制

摘要：

漂卵石地层主要由漂石、卵石组成,夹杂砂砾石及黏土,胶结性差、开挖极易引起拱部大面积坍塌.为系统研究漂卵石隧道开挖及遇水破坏过程中的围岩力学响应机制与变形发展规律,以西藏某漂卵石隧道为背景,配制满足颗粒级配相似的模型材料,开展无支护条件下隧道开挖室内相似模型试验,分析围岩应力场及位移场的变化规律.结果 表明:(1)隧道开挖后漂卵石围岩具有较好的自稳能力,遇水后围岩自承能力急剧下降,依次形成3次渐进扩展的拱形塌落并且呈尖拱形向上发展;(2)洞室开挖阶段围岩径向应力松弛显著,一定深度范围内出现环向应力集中;加水后初次塌落前径、环向应力急剧增大而在后期塌落发展阶段拱部围岩径、环向应力不断减小,边墙围岩径向应力呈正弦曲线型变化、环向应力一直增大或先增大后减小;(3)洞室开挖阶段围岩变形总体较小,监测断面前15 cm和后25 cm范围内开挖引起的沉降占总沉降的90％以上;遇水后拱顶围岩变形急剧增大的范围正好与每次塌落区域相对应,边墙部位在开挖和遇水失稳破坏阶段变形均很小,模型试验与现场监测得到的结果基本一致;(4)围岩的应力和位移传递是同步进行且相互影响的,失稳破坏过程呈现阶段性的原因正是围岩通过自我调节在洞室周边形成类似拱结构的围岩保护圈,每一次拱结构的形成都对围岩变形发展有一定的阻碍作用且第一次拱结构的阻碍效果要大于后续发展的拱结构.研究结果对于漂卵石隧道支护设计参数的确定与塌方事故的预防及治理具有一定的指导意义.

关键词：隧道工程;漂卵石地层;模型试验;失稳破坏;围岩应力

所属期刊栏目：40

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：陕西省重点研发计划项目;中交股份科技项目

在线出版日期：2021-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1643-1653