挤压流动性隧道底臌机理及控制技术

为了从根本上防治隧道底臌和仰拱破裂,针对挤压流动条件下隧道底板变形破坏规律研究的不足,通过建立隧道侧墙岩体在支承压力作用下的力学模型,分析了侧墙岩体和顶、底板界面应力以及岩体轴力的基本分布规律,推导了侧墙岩体水平收敛位移及其极限平衡区宽度的理论计算公式。在此基础上,进一步分析了隧道底板岩体在侧墙岩体的挤压下产生塑性流动时的最大剪切破坏深度及其与相应侧墙的距离。最后以云岭隧道底臌为工程实例,对隧道侧墙和底板的初期支护参数进行了优化设计。分析结果表明：底板最大破坏深度及其与隧道侧墙的距离取决于侧墙岩体的极限平衡区宽度和底板岩体的内摩擦角;对于挤压流动性底臌,在加强地下水封堵和提高仰拱抗变形能力的同时,更应注重对隧道侧墙和底板岩体的锚注联合初期支护,为后续挤压流动性隧道底臌灾害的有效防治提供参考。     

基于锚杆受力分析的软岩隧道变形规律及柔模支护技术

研究支护状态下围岩变形范围及其位移量将为合理确定软岩隧道开挖的预留变形量及其支护方案提供重要的理论依据。通过将隧道围岩简化为理想弹塑性介质,在围岩中布设全长锚固锚杆。基于锚杆与围岩的协调变形原理,建立杆体与其周围岩体相互作用的力学模型,分析锚杆表面摩阻力及轴力的分布规律,并根据杆体的静力平衡条件,推导出杆体与岩体相对位移为0的中性点位置及其最大轴力值,讨论初期支护条件下隧道围岩的塑性区及破裂区的厚度计算公式及其影响因素;综合考虑隧道表面围岩变形过程中的塑性位移和破裂区岩体的碎胀变形位移,提出隧道表面围岩的位移公式及预留间隙柔模支护技术,进而定量分析榴桐寨软岩隧道的围岩位移及其预留变形量。结果表明：通过锚杆轴力可以反演分析隧道围岩的变形范围,确定围岩稳定后的最终位移量;柔模支护结构能够大量吸收大变形软岩的变形能,且具有适当的刚度抵抗围岩的有害变形,研究成果可为合理设计软岩隧道的开挖及支护方案提供新的思路。     

低岩跨比软岩地铁隧道上覆管线变形规律

为科学预测低岩跨比条件下软岩地铁隧道开挖后上覆岩土层及其管线的变形规律，针对隧道上覆岩层与土层客观移动规律的差异，考虑开挖时隧道围岩的施工扰动，构建低岩跨比隧道上覆岩土层的“类双曲”移动模型，据此提出地表沉降槽宽度的计算式，并基于Hoek-Brown强度准则给出隧道上覆地层损失率的确定方法，在此基础上运用弹性地基梁理论分析隧道上覆管线的变形规律。以南宁某上覆排水管、天然气管和给水管3种不同材质管线的地铁区间隧道工程为例进行验证。结果表明：地表沉降槽宽度随上覆岩层厚度增加而减小，随上覆土层厚度增加而增大；管线竖向挠曲位移、转角、弯矩及剪力与扰动程度正相关；管线转角、弯矩及剪力随其埋深和管隧夹角增加而增大，但竖向挠曲位移却随管隧夹角增加而减小；各管线沉降区域均主要集中于距隧道中轴线12 m范围内，竖向挠曲位移理论计算与现场监测结果误差均小于10%，且对天然气管和给水管的预测精度更高。