饱和岩体隧道施工力学特性与换拱技术研究

摘 要: 以浙江省甬台温高速公路复线古盘山隧道右线洞口侵限段为研究对象,对天然状态下和降雨饱和状态下的 全风化粉土状凝灰岩地层进行施工模拟,研究两种状态下隧道围岩变形、塑性区分布和支护内力 3 个方面的差异。 研究发现,降雨饱和状态下的全风化粉土状凝灰岩的强度弱化较大,其拱顶下沉、边墙收敛量比天然状态下分别高 83． 9% 、46． 2% ;施工过程中,塑性区分布范围更广且主要集中在两侧拱腰和拱脚处,锚杆和喷混的最大内力分别增 加 55． 1% 和 53． 4% 。 针对侵限段提出整环立架、分段凿除和及时加固的换拱加固措施,能够有效地控制围岩变形并 保证隧道支护结构的稳定性。 关键词: 公路隧道;雨水饱和地层;数值模拟;变形控制 中图分类号: U459． 2 文献标识码: A 文章编号: 1672 9889(2019)04 0037 05
近年来,诸多学者对降雨作用下的隧道施工和 换拱技术进行了一系列的研究。 王迎超等[1] 基于 突变理论,建立尖点突变模型,对降雨作用下浅埋
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采用日期:2019 03 04 基金项目:浙江省交通运输厅科研计划项目(2017038) 第一作者:胡坚(1986— ) ,男,硕士,主要从事工程技术管理工作。
Construction Mechanics Characteristics and Arch Replacement Technology of Shallow Buried Tunnel in Saturated Rock Mass
HU Jian1 , CAI Jian1 , GENG Jianyi2,3,∗ , YANG Xin’an2,3 (1． Zhejiang Wenzhou Shenhai Expressway Co． , Ltd． , Wenzhou 325000, China; 2． College of Transportation Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China; 3． The Key Laboratory of Road and Traffic Engineering, Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China)
山岭隧道洞口段一般埋深较浅,开挖过程中难 以形成压力拱,导致隧道变形量较大,易引发冒顶 事故,影响施工安全。 洞口段地层风化程度高,围 岩较破碎甚至风化成土状,同时,受天然降水、渗流 等的影响,岩体强度降低、围岩压力增大,进一步影 响到围岩条件和洞口段的施工安全。 因此,有必要
对降雨作用下洞口段隧道施工过程中的围岩变形 特性进行研究,并基于研究结果提出隧道围岩变形 超限后的处治措施。
Abstract: Taking the right entrance of Gupan Mountain Tunnel on Yongtaiwen high-speed double track as the research object, the construction simulation of fully saturated stratum and natural stratum is carried out, and the differences between them in the deformation of tunnel surrounding rock, the distribution of plastic zone and the internal force of support are studied． It is found that the strength of saturated stratum is weakened after rainfall, and the vault settlement and the convergence of side walls are 83． 9% and 46． 2% higher than those of natural conditions． In the construction process, the plastic zone distributes more widely, and mainly concentrates on the arch waist and foot on both sides． The maximum internal force of bolt and spray mixing increases by 55． 1% and 53． 4% , respectively． In view of the invaded section, the arch replacement measures of whole ring erection, sectional excavation and timely reinforcement are put forward to ensure the stability of surrounding rock and supporting structures. Key words: highway tunnel; rainwater saturated stratum; numerical simulation; deformation control
第 16 卷 第 4 期 2019 年 8 月
现代交通技术 Modern Transportation Technology
Vol． 16 No． 4 Aug． 2019
饱和岩体隧道施工力学特性与换拱技术研究
胡 坚1 ,蔡 键1 ,耿建仪2,3,∗ ,杨新安2,3
(1． 浙江温州沈海高速公路有限公司,温州 325000; 2． 同济大学交通运输工程学院,上海 201804; 3． 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804)