飽水黃土隧道變形規(guī)律研究

1、第 24 卷增刊巖土力學(xué)Vol.24 Supp.2003 年 10 月Rock and Soil MechanicsOct. 2003文章編號(hào)：10007598(2003)增 2022506飽水黃土隧道變形規(guī)律研究喬春生 1 ，管振祥 2 ，滕文彥 3(1. 北方交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，北京100044；2. 中鐵十四局三處，山東兗州 372000；3. 石家莊鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校，河北 石家莊 050041)摘要： 新松樹(shù)灣隧道位于飽和的砂粘土中，土體的穩(wěn)定性極差，施工難度較大。為此，在隧道施工期間，通過(guò)土工試驗(yàn)、隧道收斂和圍巖內(nèi)部位移的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、隧道變形的三維有限元仿真計(jì)算等手段，對(duì)該

2、隧道的變形規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究，獲得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。研究成果對(duì)隧道的施工組織和支護(hù)參數(shù)的確定起到了重要作用，為此類(lèi)隧道的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞： 飽和黃土隧道； 隧道變形； 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)； 三維有限元計(jì)算中圖分類(lèi)號(hào)： TU 444文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： AA study on deformation of tunnel excavated in saturated loessQIAO Chun-sheng 1 ,GUAN Zhen-xiang 2 ,TENG Wen-yan 3(1. School of Civil and Architecture Engineering, Northern Jiaotong

3、 University,Beijing100044,China;2. China Railway Shisi Bureau Group,No.3 Engineering Co. Ltd,Yanzhou372000,China;3. Shijiazhuang Institute of Railway Engineering,Shijiazhuang050041,China)Abstract: The new songshuwan tunnel is excavated in saturated sandy clay which is weak and soft soil having low s

4、tability. In order to ensure safety of excavation, convergences of the tunnel and deformation of surrounding soil are examined by soil test and site monitoring as well as three-dimensional finite element analysis. Many significant conclusions are obtained from this study and some valuable advice for

5、 construction and support design of the new songshuwan tunnel is given. Experimental results can be used as a reference for future similar tunnel.Key words: saturated loess; deformation of tunnel; site monitoring; three-dimensional finite element method1引言彎曲變形現(xiàn)象1。該線上的羊馬河隧道施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)開(kāi)挖后圍巖不能自穩(wěn)，變形很大，曾發(fā)生過(guò)多

6、我國(guó)已經(jīng)在土體中建成了多條隧道，包括鐵路次塌方事故2。可見(jiàn)，土質(zhì)隧道采用新奧法施工時(shí)，隧道、公路隧道、引水隧道等，施工中均遇到過(guò)很會(huì)遇到初期支護(hù)收斂變形大，圍巖難于穩(wěn)定的問(wèn)題，多問(wèn)題，施工的難易程度主要取決于土體的性質(zhì)和在設(shè)置二次襯砌后，還會(huì)出現(xiàn)襯砌開(kāi)裂現(xiàn)象3。寶地下水的分布。與巖體相比，土體強(qiáng)度低，變形大，蘭二線上的新松樹(shù)灣隧道位于粘質(zhì)黃土和砂粘土自承能力小，工程性質(zhì)差，受水的影響十分強(qiáng)烈，中，前者具有二級(jí)自重濕陷性，后者表現(xiàn)為強(qiáng)崩解一旦被水浸泡，達(dá)到飽和狀態(tài)，其強(qiáng)度會(huì)明顯降低，性和弱膨脹性，飽和率達(dá)到了 93.4 %100 %，與工程性質(zhì)發(fā)生很大變化。因此，在富含水土體中修其它土質(zhì)隧道相比

7、，不僅含水量大，而且，土體具建隧道的施工難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于修建同類(lèi)型的巖石隧有強(qiáng)崩解性，遇水強(qiáng)度迅速降低，土體的穩(wěn)定性極道。如神延線七楞山隧道為一條在新黃土、老黃土差。由于圍巖的變形較大，確定二次襯砌與開(kāi)挖掌和粘土中開(kāi)挖的淺埋鐵路隧道，施工方案為正臺(tái)階子面之間的合理距離，關(guān)系到初期支護(hù)和二次襯砌先拱后墻法開(kāi)挖，地下水主要為粘土層裂隙水，進(jìn)的穩(wěn)定。鑒于此，為保證隧道的施工安全和工程質(zhì)洞 100 m 時(shí)即發(fā)生噴射混凝土突然開(kāi)裂，格柵嚴(yán)重量，制定了一套能夠適合該隧道地質(zhì)條件的開(kāi)挖控收稿日期：2003-04-23基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號(hào)：50078002)。作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)檀荷校?958 年

8、生，1988 年于日本東京大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任教授，博士生導(dǎo)師，主要從事巖土工程方面的教學(xué)與科研工作。226巖土力學(xué)2003 年制措施，指導(dǎo)隧道施工，同時(shí)，為此類(lèi)隧道的施工積累經(jīng)驗(yàn)。在隧道施工過(guò)程中，通過(guò)土工試驗(yàn)、隧道變形的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)、三維有限元仿真計(jì)算等信息化手段，對(duì)該隧道的變形規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究，獲得了一些有益的成果，有效地指導(dǎo)了隧道施工，為保證隧道施工安全和工程質(zhì)量起到了重要作用。2隧道地質(zhì)條件及工程概況新松樹(shù)灣隧道為既有松樹(shù)灣隧道復(fù)線的單線鐵路隧道，位于甘肅省隴西縣境內(nèi)大營(yíng)梁，全長(zhǎng)1 726 m，最大埋深為 110 m，隧道采用復(fù)合襯砌支護(hù)。大營(yíng)梁為黃土梁峁區(qū)，該隧道范圍地層為上

9、更新統(tǒng)風(fēng)積粘質(zhì)黃土和下、中更新統(tǒng)沖、洪積雜色砂粘土。粘質(zhì)黃土為淡黃色、棕黃色，厚 020 m，土質(zhì)較均勻，具孔隙及蟲(chóng)孔，半干硬至硬塑，屬 II類(lèi)圍巖，并具有 II 級(jí)自重濕陷性。雜色砂粘土主要表現(xiàn)為強(qiáng)崩解性，大部分為 II 類(lèi)圍巖，局部呈軟塑流塑狀，為 I 類(lèi)圍巖。大營(yíng)梁地帶年平均降水量513.3 mm，隧道三面匯水，地下水較發(fā)育，系大氣降水補(bǔ)給。地下水主要有上層滯水和裂隙水，前者一般埋深 1530 m 之間。多見(jiàn)有泉水和滲水出露，水量相對(duì)較大，隧道內(nèi)日滲水量 18.83 m3/d。經(jīng)調(diào)查，既有松樹(shù)灣隧道(1960 年建成)各地段有不同程度的滲漏水現(xiàn)象，病害十分嚴(yán)重，曾進(jìn)行過(guò)多次維修。因此，新

10、松樹(shù)灣隧道采用曲墻有仰拱襯砌，除進(jìn)口端 I 類(lèi)圍巖模筑襯砌外，其余均采用復(fù)合襯砌。初期支護(hù)為 1 榀/m 鋼格柵+鋼筋網(wǎng)，采用新奧法分三臺(tái)階開(kāi)挖。砂粘土的物理力學(xué)參數(shù)如表 1 所示，其含水量超過(guò)了 20 %，基本上處于飽和狀態(tài)，從不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)的大小可以判斷出土中砂的含量較大，滲透系數(shù)達(dá)到了 3.98×10-5 cm/s，土的透水性較好，地表降水容易滲入土中，進(jìn)入隧道。從原狀土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線可以發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)圖 1)，當(dāng)應(yīng)力小于土表 1砂粘土的物理力學(xué)參數(shù)Table 1Physical and mechanical parameters of sandy clay物理力學(xué)參數(shù)指

11、標(biāo)值物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)值濕密度/ g cm-32.06壓縮系數(shù) / MPa-10.05重度/ kN m-320.2體積壓縮系數(shù) / MPa-10.03含水量/ %20.1膨脹量 / %0.57孔隙比0.54單軸抗壓強(qiáng)度 / MPa0.545孔隙率/ %35彈性模量 / MPa34.86飽和度/ %98粘聚力 / MPa0.11不均勻系數(shù)52內(nèi)摩擦角 / (°)25曲率系數(shù)3有效粘聚力 / MPa0.14滲透系數(shù)/ cm s-13.98×10-5有效內(nèi)摩擦角 / (°)24的抗壓強(qiáng)度時(shí)，土的變形很小，基本上滿(mǎn)足彈性變形規(guī)律，然而，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)了土的抗壓強(qiáng)度以后，則出現(xiàn)明

12、顯的塑性流動(dòng)，除圍壓等于零以外，基本上接近理想塑性狀態(tài)，即使產(chǎn)生很大的塑性變形，土的承載能力也不會(huì)明顯降低。砂粘土的膨脹性較弱，屬于弱膨脹性土，施工中可以不考慮土的膨脹變形所引起的膨脹壓力。圖 1砂粘土的應(yīng)力- 應(yīng)變關(guān)系曲線Fig. 1Stress-strain curves of sandy clay3收斂與圍巖變形的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)3.1 監(jiān)測(cè)方案為了掌握隧道施工過(guò)程中圍巖的變形狀態(tài)，在隧道施工期間，分別對(duì)隧道內(nèi)空收斂和圍巖內(nèi)部位移進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。內(nèi)空收斂監(jiān)測(cè)采用煤炭科學(xué)研究總院研制的 JSS30A 型數(shù)字顯示式收斂?jī)x。實(shí)際測(cè)量時(shí)，每條測(cè)線每次都重復(fù)測(cè)量三遍，然后取平均值，以消除偶然誤差?？紤]到隧

13、道凈空較高，在每個(gè)量測(cè)斷面內(nèi)分別布置了 5 個(gè)收斂測(cè)點(diǎn)(見(jiàn)圖 2)，每個(gè)斷面共有 6 條收斂測(cè)線。圖 2隧道收斂測(cè)線示意圖Fig. 2Schematic of measurement lines of convergence圖 3 是圍巖內(nèi)部位移測(cè)點(diǎn)布置圖，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷增刊喬春生等：飽水黃土隧道變形規(guī)律研究227面上分別設(shè)置了 7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用煤炭科學(xué)研究總院研制的 DW-3A 型鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)，測(cè)量洞內(nèi)壁內(nèi)1 m，2 m，4 m 處巖體與洞壁之間的相對(duì)位移。多點(diǎn)位移計(jì)的測(cè)點(diǎn)錨頭為膨脹木錨頭。圖 3多點(diǎn)位移計(jì)布置圖Fig. 3Arrangement of multi-extensometers隧

14、道內(nèi)共布置了 8 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其中 1#5#斷面的間隔均為 15 m左右，6#8#斷面的間隔則較大，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面均進(jìn)行了收斂量測(cè)，只在 7#和 8#斷面上布置了圍巖內(nèi)部位移的測(cè)點(diǎn)。3.2 隧道的收斂變形個(gè)別斷面和個(gè)別測(cè)線因施工影響和測(cè)點(diǎn)受損以及其它因素沒(méi)有獲得可供參考和利用的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)收斂監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)隧道收斂具有以下特點(diǎn)：(1) 各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)每條測(cè)線的收斂量差別較大，兩條水平測(cè)線(2-3 測(cè)線和 4-5 測(cè)線)的收斂量明顯大于其它測(cè)線。這說(shuō)明隧道開(kāi)挖后左右兩個(gè)側(cè)墻之間的相對(duì)變形大于其它方向的變形，這可能是由于隧道仰拱施工較晚，兩側(cè)墻墻角受到的約束較小，因而，使側(cè)墻比較容易朝洞內(nèi)產(chǎn)

15、生位移。同時(shí)，也說(shuō)明隧道穿越地區(qū)可能存在構(gòu)造應(yīng)力。(2) 隧道的收斂主要出現(xiàn)在開(kāi)挖后的短期內(nèi)，前幾天的收斂量占各測(cè)線收斂量的比重較大。因此，控制隧道變形的關(guān)鍵是開(kāi)挖后應(yīng)盡快進(jìn)行初期支護(hù)，并適當(dāng)增加初期支護(hù)的剛度。(3) 開(kāi)挖后的前兩三天之內(nèi)，隧道變形發(fā)展較快，之后，變形速度雖然逐漸減小，但收斂很慢，沒(méi)有趨于穩(wěn)定。由于施工和其他因素影響，對(duì)隧道收斂沒(méi)能進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，最長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間僅為 18 d，在觀測(cè)期內(nèi)，隧道收斂沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定。這一方面說(shuō)明隧道圍巖變形具有一定的流變特性，另一方面，也可能與地下水的滲透和排水情況有關(guān)。隧道開(kāi)挖后，盡管立即進(jìn)行了初期支護(hù)，封閉了圍巖，但由于噴射混凝土的密實(shí)性有限，圍巖

16、內(nèi)裂隙也比較發(fā)育，所以隨著時(shí)間的推移，地下水會(huì)逐漸滲透進(jìn)入隧道內(nèi)部，從而，使圍巖內(nèi)部應(yīng)力和變形狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化。開(kāi)挖后隧道附近圍巖應(yīng)力的重新調(diào)整，也可能使隧道周?chē)霈F(xiàn)一定范圍的破壞區(qū)(或松動(dòng)區(qū))，破壞區(qū)內(nèi)圍巖的滲透系數(shù)增大，也會(huì)導(dǎo)致圍巖變形的增大。由此可見(jiàn)，隧道變形趨于穩(wěn)定可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間。(4) 各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的收斂量差別很大，其中 3號(hào)斷面的最大收斂量接近 175 mm(圖 4)，2 號(hào)斷面也達(dá)到了 90 mm 左右，而其它斷面的最大收斂量為50 mm 左右。這可能與各個(gè)斷面測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)時(shí)間、初期支護(hù)所花費(fèi)的時(shí)間、開(kāi)挖花費(fèi)的時(shí)間以及開(kāi)挖順序、初期支護(hù)的剛度等有關(guān)，其中初期支護(hù)的剛度對(duì)隧道收斂

17、的影響較大，比如，1#5#斷面采用鋼格柵與噴射混凝土支護(hù)，最大收斂為 175 mm，6#8#斷面改用拱型支架和噴射混凝土支護(hù)后，盡管?chē)娚浠炷恋暮穸扰c 1#5#斷面相同，但收斂量卻明顯減小，最大僅為 131 mm。200180160mm1401201-2 線/100收斂量2-3線60801-3線401-5 線204-5 線0051015經(jīng)過(guò)時(shí)間 / d(a) 3#斷面3#斷面1401-2線1-3線1202-3線1-4線1001-5線4-5線/mm80收斂量6040200-2005101520經(jīng)過(guò)時(shí)間/d7#斷面(b) 7#斷面圖 4隧道收斂隨時(shí)間的變化曲線Fig. 4 Changes of c

18、onvergences of the tunnel with elapsed time(5) 因經(jīng)驗(yàn)不足和現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制等原因，測(cè)點(diǎn)的布設(shè)時(shí)間以及初始讀數(shù)時(shí)間都受到了一定影響。開(kāi)始測(cè)試時(shí)，圍巖和隧道已經(jīng)產(chǎn)生了很大228巖土力學(xué)2003 年位移，因此，可以認(rèn)為，監(jiān)測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)小于隧道的實(shí)際收斂值。盡管如此，實(shí)測(cè)收斂量也達(dá)到了 175 mm左右。可見(jiàn)，新松樹(shù)灣隧道圍巖變形較大，在進(jìn)行初期支護(hù)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)圍巖的這些變形規(guī)律和大小來(lái)確定支護(hù)參數(shù)和方式，不應(yīng)籠統(tǒng)地根據(jù)圍巖類(lèi)別和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。(6) 隧道收斂與開(kāi)挖掌子面離開(kāi)距離的關(guān)系類(lèi)似于圖 5。隨著掌子面的超前推進(jìn)，因掌子面對(duì)監(jiān)測(cè)斷面圍巖變形的約束作用

19、逐漸減弱，當(dāng)掌子面離開(kāi)一定距離后(3540 m)，隧道收斂速度趨緩，表明圍巖變形將趨于穩(wěn)定。401 m/ mm302 m204 m位移100020406080100掌子面距離 / m(a) 7#斷面拱頂(a) 7#斷面拱頂15 1 m 2 m4m/mm104 m位移50020406080100掌子面距離 / m(b) 7#斷面左拱腳(b) 7#斷拱腳181 m2 m16mm144m12/10位移68420020406080100掌子面距離 / m(c) 7#斷斷面右右拱拱腳腳(c) 7#圖 5 圍巖內(nèi)部位移與掌子面離開(kāi)距離的關(guān)系Fig. 5 Changes of displacement su

20、rrounding rocks with advancing of cutface3.3 圍巖內(nèi)部變形隧道開(kāi)挖引起的圍巖內(nèi)部位移呈現(xiàn)出不均勻分布特點(diǎn)，拱頂和側(cè)墻位移大于拱腳位移，圖 5 是 7#斷面拱頂和兩個(gè)拱腳處圍巖內(nèi)部位移與掌子面離開(kāi)距離的關(guān)系，拱頂最大位移約 30 mm，拱腳處的最大位移僅為 16 mm。圖 5 中所示位移值分別為洞壁與洞壁內(nèi) 4 m，2 m，1 m 處的相對(duì)位移，由圖 5 可以看出，洞壁的位移最大，而離洞壁越遠(yuǎn)，巖體的位移越小，受開(kāi)挖的影響越弱。開(kāi)挖初期，位移增長(zhǎng)較快，隨著掌子面朝前推進(jìn)，位移增長(zhǎng)速度減緩，當(dāng)掌子面離開(kāi)約 40 m 后，圍巖內(nèi)部位移基本上趨于穩(wěn)定，這與隧

21、道收斂的監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致。由此可見(jiàn)，二次襯砌至少應(yīng)該等開(kāi)挖掌子面推進(jìn) 40 m 以后，才可以進(jìn)行施工。這樣，就可以保證不會(huì)因圍巖的進(jìn)一步變形使襯砌受到較大的變形壓力，提高工程質(zhì)量。相反，二次襯砌與開(kāi)挖掌子面之間的距離也不應(yīng)該太遠(yuǎn)，對(duì)于飽水土質(zhì)隧道，圍巖的變形較大，如果遲遲不進(jìn)行二次支護(hù)，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)就可能因變形過(guò)大而失穩(wěn)，施工中曾發(fā)生過(guò)初期支護(hù)左拱腳突然鼓出現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了隧道的穩(wěn)定。因此，二次支護(hù)與開(kāi)挖掌子面之間保持一個(gè)合理距離非常重要。圍巖內(nèi)部位移隨時(shí)間的變化曲線與圖 5 相似，開(kāi)始監(jiān)測(cè) 10 d 以后，圍巖內(nèi)部位移基本上趨于穩(wěn)定，所以，圍巖的流變并不嚴(yán)重，沒(méi)有必要擔(dān)心隧道的長(zhǎng)期變形會(huì)影響

22、二次襯砌的受力。4隧道變形的三維有限元計(jì)算為了更加全面地研究隧道的變形規(guī)律，采用三維有限元方法對(duì)隧道的施工過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算，圖 6 和圖 7 分別是為計(jì)算中采用的模型和開(kāi)挖與初圖 6有限元計(jì)算模型Fig. 6FEM mesh division pattern圖 7計(jì)算中采用的開(kāi)挖與初期支護(hù)順序Fig. 7 Sequences of excavation and support used in simulation增刊喬春生等：飽水黃土隧道變形規(guī)律研究229期支護(hù)順序，每步開(kāi)挖進(jìn)尺為 2 m。模型左側(cè)為既關(guān)系，其變化規(guī)律與實(shí)測(cè)結(jié)果基本上一致，水平測(cè)有松樹(shù)灣隧道。計(jì)算中只考慮了土體的自重應(yīng)力，線

23、的收斂大于傾斜測(cè)線的收斂。由于計(jì)算中假設(shè)整并假設(shè)土體為彈塑性體。個(gè)斷面全部成型后，立即封閉底板，施做仰拱，使圖 8 是隧道兩個(gè)不同開(kāi)挖階段圍巖和隧道位移兩個(gè)側(cè)墻墻角的位移受到一定限制，所以 2-3 線的分布圖。從中可以看出，開(kāi)挖后隧道上方圍巖的位收斂大于 4-5 線的收斂。如果仰拱施做時(shí)間推后，移遠(yuǎn)大于隧道兩側(cè)，開(kāi)挖引起的圍巖位移主要集中那么，兩個(gè)側(cè)墻的位移會(huì)更大。由此可見(jiàn)，隧道開(kāi)在洞頂上方；開(kāi)挖掌子面前方圍巖的位移很小，圍挖后及時(shí)封閉底板，一方面可以防止地下水進(jìn)入底巖位移主要出現(xiàn)在掌子面后方，離掌子面越遠(yuǎn)，圍板土體內(nèi)，避免圍巖被水浸泡后強(qiáng)度降低，另一方巖的位移越大，影響高度也越大；既有松樹(shù)灣

24、隧道面，還可以減小側(cè)墻的位移和變形，改善初期支護(hù)對(duì)新松樹(shù)灣隧道的變形沒(méi)有明顯的影響，新隧道的結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，提高隧道的穩(wěn)定性。開(kāi)挖所引起的圍巖位移也不會(huì)波及到舊隧道，所以，可以不考慮施工對(duì)舊隧道的不利影響。除此之外，開(kāi)挖后隧道的變形很大，洞壁最大位移達(dá)到了 300 mm，這主要是因隧道埋深大、土質(zhì)軟、含水量大所致。這也同時(shí)說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的土體內(nèi)部位移只是圍巖位移的一部分，開(kāi)始監(jiān)測(cè)之前，圍巖已經(jīng)產(chǎn)生了相當(dāng)大的位移，所以，可以肯定，新松樹(shù)灣隧道的實(shí)際變形遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值。(a)(b)(a)(b)圖 8開(kāi)挖過(guò)程中圍巖和隧道的位移分布Fig. 8 Displacement distribution of t

25、he surrounding rock and the tunnel during excavation開(kāi)挖過(guò)程中隧道的變形狀態(tài)及其變化規(guī)律見(jiàn)圖9，圖中實(shí)線為變形后隧道輪廓線，可以看出，拱頂和底板的位移明顯大于其它部位，兩側(cè)墻的位移大(c)(d)圖 9開(kāi)挖過(guò)程中隧道的變形狀態(tài)Fig. 9Deformation of the tunnel during excavation1201-2 線1-3 線1002-3 線1-4 線801-5 線4-5 線mm60/收斂量4020001020304050-20掌子面距離 / m圖 10計(jì)算得出的隧道收斂與掌子面距離的關(guān)系于拱腳處的位移。圖 10 為隧道收

26、斂與掌子面距離的Fig. 10Convergence- distance of cutface curves calculated230巖土力學(xué)2003 年5結(jié)論通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和三維有限元計(jì)算，對(duì)新松樹(shù)灣隧道的變形規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究，歸納起來(lái)得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。(1) 新松樹(shù)灣隧道圍巖軟弱，穩(wěn)定性差，變性大。采用小斷面開(kāi)挖并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)后，仍會(huì)產(chǎn)生較大的變形，當(dāng)采用鋼格柵和噴射混凝土支護(hù)時(shí)，最大收斂為 175 mm 左右。(2) 增加初期支護(hù)的剛度可以有效減小隧道收斂量，提高隧道的穩(wěn)定性。新松樹(shù)灣隧道初期支護(hù)改用拱型支架加噴射混凝土支護(hù)后效果明顯轉(zhuǎn)好。(3) 開(kāi)挖后及時(shí)封閉隧道底板，有利于減小隧道收斂量，防止側(cè)墻墻腳失穩(wěn)和底板圍巖被水浸泡后強(qiáng)度降低。(4) 圍巖變形趨于穩(wěn)定需要一定時(shí)間，當(dāng)掌子面離開(kāi) 40 m 以上后，圍巖變形才基本上趨于穩(wěn)定。因此，二次襯砌不宜緊跟開(kāi)挖掌子面，應(yīng)等圍巖變上接第 224 頁(yè)3 朱良峰，殷坤龍，張梁等. 基于 GIS 技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害