大跨度隧道围岩变形时空效应分析

２ 依 托 工 程 概 况
墩梁 隧道是 国内第一条 分离式 双 向六 车道 黄土公
表１
现 场 监 测 工 况 分 类
收 稿 时期 ： ２ ０ １ ７ — １ ２ — １ ４
作 者 简介 ： 沈亚斌（ １ ９ ９ １ ～） ， 男， 汉族 ， 硕 士研 究 生 ， 助理 工 程 师 ， 主要 从 事 隧道 方 向勘 察 与 设计 工 作 。
所 谓时 间效 应是 由于 围岩 自身 的流变 特性 ， 隧道
开 挖后 围岩应 力应 变 随时 间不 断变 化 ； 而 空间 效应 主 要 是指 掌 子 面对 隧道 Ｉ 临空 面变 形 的约束 作用 ， 该 约 束 力 的大 小 随断 面距 掌 子面 的距 离不 断变 化 。这两 种 效应 是 同时存 在 于隧道 开 挖过 程 中 ， 了解大 跨 度隧 道 围岩变 形 的时 空效 应对 于 总结 围岩 变形 规律 ， 确 定合 理 的二次衬 砌支 护时机 至关重 要 。本 文通过对 依托工 程 现场 监测 数据 分 析 ， 对大 跨度 隧道 围岩 随时 间及 空 间 变形 规律 进行 总 结 ， 同时对 掌子 面空 间约 束效 应进
表３ 拱 顶 下 沉 与 掌 子 面 距 离 之 间 关 系
图３断面Ｌ Ｋ ２ ５ ＋ ９ ５ ６ 拱顶下沉时间空间曲线 １ １ ４断面Ｉ Ｋ ２ ５ ＋ ９ ６ ２ 拱顶下沉时间空间曲 线
从 ｌ 一４ ｎ 丁 知， 各监测 断 而拱 顶下沉 随Ｍ ｆ ． １ 及 空
Ｉ １ ＿ ｌ Ｊ 变化趋 势 毖本卡 Ｈ 同， 在隧道 开挖初期 变形速 率较大 ， 卞 Ｕ 期 史护拱 顶 下沉 变形 快速 发展 ， 随 着时 间和距 掌子
［ ｉ － ３ ］
。
路隧道 ， 位来自百度文库神（ 木） 府（ 谷） 省 级 高 速公 路 第 四合 同 段 。实 际施 工 中隧道 最大 开挖 线处 宽度 约 为 １ ６ ． ２ ６ ｍ， 高 度约 为 １ ２ ． １ ６ ｍ， 面 积为 １ ６ ５ ． ２ ｍ ， 属 于典 型 的大跨 度 黄 土隧 道 。墩 梁 隧道 主要 穿越 Ｖ级 围岩 ， 采 用复 合式
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２ ｏ １ ７ 年第 ｌ 期
沈、 斌 ， 许水趟 ： 大跨 度隧道 抖变形时 效 分析
３ 围 岩 变 形 规 律 分 析
‘
量的６ ７ ． ７ ％； 第 二 阶段 断 面开挖后 １ ５ ～３ ０ 天， 为缓慢 变形 阶段 ， 随时间推移 初期 支护变形持续 发展 ， 但 变形 速 率不 断 减 小 ， 此 阶 段 内 拱 顶 下 沉 变 形 值 约 为 ２ １ ． ９ ａ ｒ ｍ， ＾总沉 降 量 的 ２ １ ． ６ ％； 第 三阶段 为稳 定 阶段 ， 住断 面 丌挖 ３ ０ 天 以后 ， 此 阶段 内 罔岩 变形量 约 占总变 形值 的 １ ０ ． ７ ％， 且 此时 隧道仰 拱 已经 开挖 回填 ， 初期 支 护完全 闭合 ， 可 以认为 同岩变形基本 稳定 。
（ ２ ） 拱 顶 下 沉 变 形 与 空 间 关 系
先 刈‘ 常 外 挖 的 四 个 断 拱 顶 下 沉 变 形 数 据 进
行分析 ， 各舱 测断 面拱 顶 下沉 时问夺 问变形 『 ｍ线如下 ：
同理 ， 对 闹 岩变形 与掌 子面距 离之 间 的关 系进 行
分析 ， 如表 ３ 所示 。
挥 掌子面 的空间约 束效应 ， 隧道 二 次衬砌 至掌子 面的距 离应 小 于３ Ｄ。
关键词 ： 大 跨度 隧道 ； 时空 效应 ； 围岩 变形 中图分 类号 ： Ｕ ４ ５ ２ ． ２ 文献标识 码 ： Ｂ
１ 引 言 隧道 在 开挖 过程 中 ， 隧 道 围岩应 力 释放 过 程与 时 间和 空 间有密 切 关系 ， 即隧道 围岩 变 形具有 时 空效 应
稳 定 、 （ １ ） 拱顶＿ Ｆ 沉 变 形 与 时 问 火 系
行分 析 。
衬砌结构 ， 断 面 开 挖 前 使 用 超 前 小 导 管 对 前 方 土 体
加 固。
依据 隧道 现 场工 程 和地质 条件 ， 选择 洞身 段作 为
现场试 验段进行 监测 。本文 中所 采用 的监 测数 据包含 ８ 个断面 ， 分 为 正常 开挖 、 掌子 面 停工 （ 墩梁 隧 道 右线 掌子面 在 １ ０ 月３ ０ 号 因故停 工 ， 掌 子面施 工停止后 仍对
结 合 表 ３中数据 可 以看 ， 隧道 同岩 在距 离 掌 子 而２ Ｄ（ Ｄ为隧道 开挖跨 度 ） 范 同内变形 速率 较大 ， 围岩 变肜快 速增 加 ， 变形 量约 占总变 形的 ６ ８ ． ６ ％； 在距 掌 子
面 距 离 的增 加 ， 变形速率 不断减 小 ， 最 终 逐 渐 趋 于
大跨度隧道围岩变形时空效应分析
沈 亚斌 ， 许 永超
（ 新 疆 交 通科 学 研 究 院 ， 新 疆 乌鲁 木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 隧道 围岩 变形 随时 间及 空 间因素影 响 ， 了解 围岩随 时间及 空间的 时空效应 ， 对 于总结 围岩 变形规 律 ， 确定合 理的二 次 衬砌 支护 时机 至 关重要 。通过 对墩 梁 隧道 断面监测数 据对 比分析 ， 发现 掌子 面对其后 围岩 变形 的约 束半径约 为 ３ Ｄ（ Ｄ为 隧道 最 大开挖跨度 ） ， 且随 着距 掌子 面距 离的增加 ， 约束效 应越 来越 小 ； 对 于大跨度 黄土 隧道 ， 为确保 隧道 围岩 变形稳 定 ， 并充分发
断面初期 支护变形 进行监 测 ） 两种 工况 ， 其 中正 常开挖
的 四个 断面位 于隧道左线 ， 围岩等 级为 Ｖ级 ， 埋深 约为 ５ ０ ｍ； 掌 子 面 停 工 断 面位 于 隧道 右 线 ， 围岩 等 级 为 Ｖ 级， 埋深约为７ ０ ｍ。本 文 仅对 各 监测 断 面拱 顶 下沉 进 行分 析 。具体 工况分 类如下表 所示 ：