探究隧道斷面的內(nèi)部擠壓實(shí)驗(yàn)

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1邊墻穩(wěn)定性

主應(yīng)力分析施工結(jié)束后，中風(fēng)化巖、斷層洞周?chē)鷰r有效應(yīng)力(S1－PW)、最大剪應(yīng)力分布所示。邊墻水平深部圍巖有效應(yīng)力和最大剪應(yīng)力均出現(xiàn)先增大，后減小，峰值位置基本相同，對(duì)應(yīng)其壓力拱位置。中風(fēng)化巖應(yīng)力較大，有效應(yīng)力峰值為21．5MPa，最大剪應(yīng)力為16．4MPa，位于3．2m深度;斷層壓力拱位于12．1m圍巖深度，有效應(yīng)力和最大剪應(yīng)力相對(duì)較小，分別為14．6MPa和9．8MPa。施工結(jié)束后，不同巖體隧道邊墻能量密度分布所示，能量密度先增大、后減小，中風(fēng)化巖峰值位置為3m;斷層能量峰值為11m，對(duì)應(yīng)壓力拱相對(duì)遠(yuǎn)離洞周，影響區(qū)域(松動(dòng)荷載)較大，不穩(wěn)定程度增加。不同圍巖隧道邊墻能量密度分布高地應(yīng)力富水區(qū)山嶺隧道能量密度主要集中在邊墻位置，成為失穩(wěn)潛在部位，因此應(yīng)進(jìn)行邊墻錨桿支護(hù)，從圍巖內(nèi)部進(jìn)行加固，提高裂隙圍巖的抗剪強(qiáng)度，改善圍巖的物性指標(biāo)，將一些不連續(xù)的巖塊聯(lián)系在一起，降低邊墻能量密度，提高圍巖穩(wěn)定性。

2掌子面核心土體

掌子面前方深部水平巖體擠壓變形差異較大，掌子面前方深部圍巖沿縱向擠出變形所示。當(dāng)掌子面到達(dá)斷層中間時(shí)擠出變形為48．0cm，掌子面達(dá)到中風(fēng)化與斷層分界面時(shí)擠出變形為27．3cm，當(dāng)掌子面到達(dá)斷層與中風(fēng)化分界面時(shí)擠出變形僅為7．5cm。從掌子面前方擠出變形來(lái)看，掌子面前方有效影響距離為6m。襯砌變形特性隧道穿越不同剛度地層，必然導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)不均勻變形，施工結(jié)束后，襯砌拱頂、邊墻沿軸線縱向變形曲線所示。襯砌主要表現(xiàn)為斷層周?chē)牟痪鶆蜃冃?，并且位移突變影響范圍為斷層前、?0m左右地層。因此要對(duì)分界處的地層進(jìn)行加固處理，該區(qū)域襯砌應(yīng)要加大配筋，保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性及后期運(yùn)營(yíng)的耐久性。

3結(jié)論

斷層內(nèi)拱腰錨桿受力較小，基本上起不到內(nèi)壓效果;邊墻錨桿受力較大，峰值68kN，位于邊墻深度1．5～3．5m之間。因此建議取消拱部系統(tǒng)錨桿，只打設(shè)拱部鎖腳錨桿，拱部以下錨桿參數(shù)不變，可加速施工進(jìn)度，及早初期支護(hù)封閉成環(huán)，提高圍巖穩(wěn)定性。圍巖壓力以拱部壓力為主，由于地質(zhì)構(gòu)造不均一性，以及左、右兩側(cè)交錯(cuò)落底施工，使得右側(cè)圍巖壓力稍大于左側(cè)。二次襯砌安全系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范(K＞2．4)的要求，襯砌安全，現(xiàn)場(chǎng)未觀測(cè)到裂紋現(xiàn)象。掌子面前方圍巖出現(xiàn)高水壓積聚現(xiàn)象，可采用超前排水釋能降壓，釋放掌子面前方所存儲(chǔ)的能量，降低水土壓力對(duì)隧道的穩(wěn)定性影響及排水壓力差形成的塑性區(qū)貫通，規(guī)避施工階段潛在風(fēng)險(xiǎn)。掌子面深部圍巖能量先增大后減小，峰值位置為掌子面失穩(wěn)潛在區(qū)域，預(yù)加固有效范圍為掌子面前方一倍洞徑。隧道穿越高地應(yīng)力富水?dāng)鄬訒r(shí)，掌子面變形明顯，基本呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布規(guī)律，前方主要影響擠出變形有效距離為6m。襯砌主要表現(xiàn)為斷層周?chē)痪鶆蜃冃?，并且位移突變影響范圍為斷層前、?0m左右地層。因此要對(duì)地層分界處進(jìn)行加固處理，并且該區(qū)域襯砌加大配筋，保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性及后期運(yùn)營(yíng)的耐久性。隧道DK103+310掌子面水壓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，最高可達(dá)到1．50MPa，排水后襯砌外水壓力小于0．1MP，表明高水壓?jiǎn)栴}主要集中在掌子面開(kāi)始時(shí)。

作者：吳卡莉胡浩單位：首都隧道有限責(zé)任公司