高地应力软岩隧道预留变形量设计方法

作     者：韩常领 徐晨 夏才初 郑卜豪 应轶微 HAN Changling;XU Chen;XIA Caichu;ZHENG Buhao;YING Yiwei

作者机构：中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 宁波大学岩石力学研究所浙江宁波315211 宁波市能源地下结构重点实验室浙江宁波315211 

基　　金：国家自然科学基金项目(42207176) 宁波市自然科学基金项目(2022J116) 

出 版 物：《隧道建设（中英文）》 (Tunnel Construction)

年 卷 期：2023年第43卷第11期

页      码：1916-1923页

摘      要：在弹塑性岩体中开挖隧道,若围岩无明显的流变性,支护施作太早将承受非常大的荷载,但支护结构并非越晚施作越好。如果支护结构刚度和强度设计不足,即使预留了变形空间,隧道仍可能因支护反力不足而发生大变形破坏。为确定合理的支护刚度和支护时机,基于GZZ强度准则采用大应变分析理论,考虑隧道扩挖影响,修正高地应力软岩隧道的围岩特征曲线。修正后的特征曲线与原始曲线有共同的起点,但随着变形增大逐渐偏离原始曲线;增大开挖半径会使特征曲线更高,这意味着支护结构需要提供更大的反力。因此,在工程设计时需要根据修正后的围岩特征曲线进行支护结构设计,避免因为支护刚度不足而发生大变形破坏。其次,基于初始地应力、围岩强度等参数对修正围岩特征曲线形态的影响,提出高地应力软岩隧道围岩最佳预留变形量的设计方法。当地应力较低时,特征曲线有明显的“最低点”,该点对应的支护反力最小,为最佳支护时机;在高地应力条件下,即使变形很大,围岩特征曲线也仍然未达到最低点,这是因为形变压力占主导,松散压力远小于形变压力。因此,在高地应力条件下,采用应力释放措施是有必要的,可通过特征曲线的曲率寻找最佳预留变形量。

主 题 词：高地应力 软岩隧道 大变形 预留变形量 修正围岩特征曲线 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3973/j.issn.2096-4498.2023.11.011

馆 藏 号：203124768...