高地應(yīng)力軟巖隧道大變形控制技術(shù)

1、*單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式高地應(yīng)力軟巖隧道大變形控制技術(shù)烏鞘嶺隧道嶺脊地段變形控制技術(shù)石家莊鐵道學(xué)院第一章 烏鞘嶺隧道簡(jiǎn)況 烏鞘嶺隧道設(shè)計(jì)為兩座平行的單線隧道，兩線間距40m，隧道長(zhǎng)，根本為直線隧道；隧道洞身最大埋深1100m左右。右線隧道總工期年。 隧道最大埋深約1100m，在嶺脊約7km范圍分布由四條區(qū)域性大斷層組成的寬大“擠壓構(gòu)造帶，地應(yīng)力情況十分復(fù)雜。在F4和F7斷層及影響帶、志留系板巖夾千枚巖地層，圍巖破碎，洞室自穩(wěn)能力極差。 隧道輔助坑道設(shè)計(jì)按工期為年考慮，設(shè)置有13座斜井和1座豎井的施工方案，在施工中又結(jié)合施組安排，又增加一座豎井(主要用于通風(fēng))和一座橫洞，在2004年4月F7斷

2、層，又增設(shè)左、右線迂回導(dǎo)坑。 隧道施工進(jìn)入F7工程活動(dòng)性斷層以后，發(fā)現(xiàn)初期支護(hù)變形速率加劇，初期支護(hù)出現(xiàn)掉塊、開裂和擠壓破壞等現(xiàn)象，隧道最大拱頂下沉和水平收斂分別達(dá)1209mm和1053mm，一般在300700mm左右，初期變形速率一般在3035mm/d。 圖1-2 F7斷層支護(hù)變形情況 隧道襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌，在本隧道最大的F7活動(dòng)性斷層地段(寬度800m)，考慮斷層活動(dòng)性及巖體十分破碎，按圓形結(jié)構(gòu)斷面(圖1-3)進(jìn)行設(shè)計(jì) 圖1-3 F7斷層圓形斷面 其他地段根據(jù)圍巖性質(zhì)隧道采用橢圓形(圖1-4)。 圖1-4 橢圓形斷面第二章 大變形機(jī)理 軟巖指強(qiáng)度低、孔隙度大、膠結(jié)程度差、受構(gòu)造面切割

3、及風(fēng)化影響顯著的裂隙巖體或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層，單軸抗壓強(qiáng)度小于25MPa的巖石。2.1 高地應(yīng)力、軟巖的概念 (1)軟巖 高地應(yīng)力是一個(gè)相對(duì)的概念，它是相對(duì)于圍巖強(qiáng)度(Rb)而言的。也就是說，當(dāng)圍巖內(nèi)部的最大地應(yīng)力max與圍巖強(qiáng)度的比值Rb/max到達(dá)某一水平時(shí)，才能稱為高地應(yīng)力或極高應(yīng)力，即：(2)高地應(yīng)力 圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比= (2-1) 各級(jí)圍巖在正常施工條件下都會(huì)產(chǎn)生一定的變形，隧道施工標(biāo)準(zhǔn)、新奧法指南及襯砌標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)等對(duì)各級(jí)圍巖及各種支護(hù)結(jié)構(gòu)都規(guī)定有不同的預(yù)留變形量以容納這些變形 。2.2 隧道大變形的概念 圍巖變形量超過正常規(guī)定(20cm)的2倍(即40cm)時(shí)，

4、可把圍巖變形視為大變形 。 (a)膨脹巖的作用 (1)大變形的成因 具有膨脹巖的圍巖在一定條件下體積膨脹，如粘土類礦物、蒙脫石、高嶺土、伊利石、綠泥石等吸水后體積可膨脹10%20%。硬石膏遇水體積可增大60%，芒硝遇水體積增加135%。有的膨脹力可達(dá)2545kPa。圍巖膨脹使隧道周邊產(chǎn)生大變形。 (b)高地應(yīng)力作用下的軟巖隧道擠壓變形 研究說明，當(dāng)強(qiáng)度應(yīng)力比小于時(shí)，即能產(chǎn)生比正常隧道開挖大一倍以上的變形。此時(shí)洞周將出現(xiàn)大范圍的塑性區(qū)，隨著開挖引起圍巖質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)，加上塑性區(qū)的“剪脹作用，洞周將產(chǎn)生很大位移。圓形隧道彈塑性解析解也說明，當(dāng)強(qiáng)度應(yīng)力比小于2時(shí)洞周將產(chǎn)生塑性區(qū)，強(qiáng)度應(yīng)力比越小那么塑性區(qū)

5、越大。高地應(yīng)力是大變形的一個(gè)重要原因。這又稱為高地應(yīng)力的擠壓作用。 國外幾座典型的大變形隧道如： 奧地利的陶恩隧道(長(zhǎng)6400m，強(qiáng)度應(yīng)力比 0.050.06)； 奧地利的阿爾貝格隧道(長(zhǎng)3980m，強(qiáng)度應(yīng)力比0.10.2)； 日本的惠那山隧道II號(hào)線(長(zhǎng)8635m，強(qiáng)度應(yīng)力比0.10.33)； 我國南昆線著名的家竹箐隧道(長(zhǎng)4990m，強(qiáng)度應(yīng)力比0.10.2)都屬于高地應(yīng)力擠壓性大變形。 (c)局部水壓及氣壓力的作用 當(dāng)支護(hù)和襯砌封閉較好，周邊局部地下水升高或有地下氣體(瓦斯等)作用時(shí)，支護(hù)也會(huì)前半生大變形。但隨著支護(hù)開裂，水或氣溢出，壓力減小，變形也就停止，這種現(xiàn)象并不多見。純剪切破壞(2

6、)圍巖破壞形式 彎曲破壞 剪切或滑動(dòng)破壞 圖2-1 擠出巖體中隧道破壞類型(a)純剪切破壞 (b)彎曲破壞(c)剪切或滑動(dòng)破壞 最大變形可達(dá)數(shù)10cm至100cm以上。家竹箐隧道初期支護(hù)周邊位移曾達(dá)210cm，一般80100cm，拱頂下沉6080cm，隧道隆起80cm。堡子梁隧道排架下沉120cm，邊墻向下擠進(jìn)3040cm。關(guān)角隧道底鼓約100cm，邊墻向內(nèi)擠很大。烏鞘嶺隧道嶺脊段最大水平收斂達(dá)1209mm，最大拱頂下沉367mm。平均累計(jì)變形按F4、志留系板巖夾千枚巖、F7幾區(qū)段分別為90120mm、200400mm、150550mm。2.3 大變形的根本特征 (1)變形量大 家竹箐隧道初期

7、支護(hù)變形速度達(dá)34cm/d。奧地利的陶恩隧道最大變形速度高達(dá)20cm/d，一般也達(dá)510cm/d。烏鞘嶺隧道嶺脊段變形量測(cè)開始階段變形速率最高達(dá)167mm/d，最大變形速率按F4、F5、志留系板巖夾千枚巖、F7幾區(qū)段分別可達(dá)73mm/d、143mm/d、165mm/d、167mm/d。(2)變形速度高 由于軟弱圍巖具有較高的流變性質(zhì)和低強(qiáng)度，開挖后應(yīng)力重分布的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。變形的收斂持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)。短者數(shù)十天，長(zhǎng)者數(shù)百天，一般也需百多天。家竹箐隧道收斂時(shí)間在百天以上。日本惠那山隧道時(shí)間大于300天，阿爾貝格隧道收斂時(shí)間為100150d。烏鞘嶺隧道大變形區(qū)段變形持續(xù)時(shí)間達(dá)120d，一般要4050d

8、。(3)變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng) 噴層開裂、剝落；型鋼拱架或格柵發(fā)生扭曲；底部隆起；支護(hù)侵限；襯砌嚴(yán)重開裂等。(4)支護(hù)破壞形式多樣 高地應(yīng)力使坑道周邊圍巖的塑性區(qū)增加，破壞范圍增大。特別是支護(hù)不及時(shí)或結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度不當(dāng)時(shí)圍巖破壞范圍可達(dá)5倍洞徑。(5)圍巖破壞范圍大 以圓形巷道在，v=H 時(shí)的情況進(jìn)行分析，由彈性力學(xué)可知，如果處于彈性階段，那么圍巖中任一點(diǎn)的應(yīng)力r、可用下式表示:2.4 大變形機(jī)理2.4.1 洞室周邊產(chǎn)生塑性區(qū)的條件(2-2) 以r=R0代入(2-2)式，可得： 所以當(dāng)Rb/v106045現(xiàn)象同上，但大面積發(fā)生，且產(chǎn)生錨桿拉斷及鋼架變形扭曲現(xiàn)象 綜合以往的各種大變形分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)及方法，并

9、考慮烏鞘嶺隧道的具體特點(diǎn)，采用綜合指標(biāo)判定法確定大變形分極標(biāo)準(zhǔn)。 烏鞘嶺隧道大變形分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) (1)位移量u ?鐵路隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?，對(duì)于單線鐵路隧道VI級(jí)圍巖預(yù)留變形量上限為100mm(2005年標(biāo)準(zhǔn)VI級(jí)圍巖預(yù)留變形量由設(shè)計(jì)確定)，考慮到烏鞘嶺隧道大變形區(qū)段為V級(jí)圍巖，且洞徑大于一般的單線隧道 。 確定三級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表3-5所示。表3-5 按位移量的變形等級(jí)劃分表大變形的等級(jí)相對(duì)位移(%)35588(2)強(qiáng)度應(yīng)力比Rb/v 強(qiáng)度應(yīng)力比大小是隧道產(chǎn)生大變形的最直接因素，可以不考慮的影響，得表3-6所示分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 。表3-6 按強(qiáng)度應(yīng)力比的變形等級(jí)劃分表大變形的等級(jí)強(qiáng)度應(yīng)力比0.50.250.250

10、.150.15(3)原始地應(yīng)力v 對(duì)于擠壓性圍巖其抗壓強(qiáng)度一般小于，如取Rb范圍，Rb/v=0.4 ，那么v范圍2.510MPa。結(jié)合工程實(shí)例，得表3-7。表3-7 按原始地應(yīng)力的變形等級(jí)劃分表大變形的等級(jí)原始地應(yīng)力(MPa)510101515 (4)彈性模量E 彈性模量也是影響洞壁位移的重要因素，在其他條件不變時(shí)，彈性模量減小1倍，洞壁位移根本增大1倍。結(jié)合前述工程實(shí)例，得表3-8。表3-8 按彈性模量的變形等級(jí)劃分表大變形的等級(jí)彈性模量(MPa)20001500150010001000(5)綜合系數(shù) 考慮抗壓強(qiáng)度、地應(yīng)力、彈性模量及側(cè)壓力系數(shù)多個(gè)因素，定義 并結(jié)合工程實(shí)例及上述分析，得表3

11、-9。 表3-9 按綜合系數(shù)的變形等級(jí)劃分表大變形的等級(jí)6030301515(6)綜合指標(biāo)判定法 表3-10 變形等級(jí)劃分的綜合指標(biāo)判定法大變形的等級(jí)相對(duì)變形(%)35588強(qiáng)度應(yīng)力比0.50.250.250.150.15原始地應(yīng)力(MPa)510101515彈性模量(MPa)20001500150010001000綜合系數(shù)6030301515圍巖及支護(hù)特征開挖后洞壁圍巖位移較大，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)；一般支護(hù)開裂或破損較嚴(yán)重開挖后圍巖位移大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；一般支護(hù)開裂或破損嚴(yán)重開挖后圍巖位移很大，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)；一般支護(hù)開裂或破損很嚴(yán)重 不同大變形等級(jí)的防治措施表3-11 不同大變形等級(jí)的防治措施措施內(nèi)

12、容大變形的等級(jí)設(shè)計(jì)改善洞室形狀采用采用初期支護(hù)錨桿、鋼架、網(wǎng)、噴聯(lián)合支護(hù)采用采用采用噴砼中摻鋼纖維采用采用補(bǔ)強(qiáng)長(zhǎng)錨桿采用采用H型鋼采用預(yù)留變形量(mm)150250250350350400多重、分次支護(hù)采用采用采用二次襯砌鋼筋混凝土采用采用采用施工分步開挖、多重、分次支護(hù)采用采用采用加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)采用采用采用弱爆破、短臺(tái)階、早封閉采用采用采用循環(huán)進(jìn)尺(m)22.5120.51第四章 圍巖的物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)與確定 采用取樣室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試相結(jié)合的方法，對(duì)F7斷層破碎帶及志留系板巖夾千枚巖物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了綜合測(cè)試。 取樣室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試 采用水壓致裂法進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試，并取樣進(jìn)行巖石的物

13、理力學(xué)試驗(yàn)。 地應(yīng)力測(cè)試 圍巖參數(shù)的位移反演 分別采用位移聯(lián)圖反分析法、典型類比分析法和有限元位移正反分析法不同的反分析法。 圍巖物理力學(xué)參數(shù)的綜合分析 表4-1 圍巖物理力學(xué)參數(shù)綜合分析 地應(yīng)力(MPa) 區(qū)段 確定方法及依據(jù) 重度 (kN/m3) 粘聚力 (kPa) 內(nèi)摩擦 角() 泊松比 彈性模量 (MPa) 豎直 水平 側(cè)壓力系數(shù) 規(guī)范建議值 1720 50200 2027 0.350.45 10002000 0.300.50 室內(nèi)和原位試驗(yàn) 24.79 60 25 0.33 11.0 0.493 地應(yīng)力測(cè)試 11.2 圍巖壓力測(cè)試 0.995 位移反分析 687.5 15.78 0.

14、883 地應(yīng)力場(chǎng)模擬分析 17.5 1.14 F7斷層區(qū)段 建議采用值 24.79 60 25 0.33 1100 11.2 1.0 第五章 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(F7斷層) 對(duì)F7斷層區(qū)段9個(gè)量測(cè)斷面的實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算估算側(cè)壓力系數(shù)。具體數(shù)據(jù)如表5-1所示 。1. 側(cè)壓力系數(shù)估算 表5-1 F7斷層實(shí)測(cè)壓力估算側(cè)壓力系數(shù)結(jié)果匯總項(xiàng)目初支二襯斷面位置左迂+210左迂+290左迂+435左隧+340左隧+568右隧+345左隧+340左隧+568左隧+580右隧+345右隧+485右隧+525側(cè)壓力系數(shù)0.6101.4911.2330.5930.2690.9111.4580.7784.3891.32

15、61.4772.414平均值0.7271.636左線隧道平均0.813；右線隧道平均1.380；左線迂回導(dǎo)坑平均0.930總平均0.995 同樣根據(jù)現(xiàn)階段F7斷層帶的9個(gè)量測(cè)斷面的壓力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得出結(jié)果匯總?cè)绫?-2所示 。2. 二襯分擔(dān)壓力比例估算 拱部邊墻平均41.893.962.2表5-2 F7斷層帶實(shí)測(cè)壓力估算二襯分但壓力比例結(jié)果匯總26.6%70.6%28.3%100%100%100%100%47.3%31.5%初期支護(hù)圖5-1 F7斷層區(qū)段二襯分擔(dān)壓力比例橫斷面分布示意圖二襯 左、右線隧道變形量測(cè)值沿隧道縱向分布如圖5-2所示。其中左線隧道反映了初期支護(hù)拆換后位移比照情

16、況 。3. 變形量測(cè)值沿隧道縱向分布 圖5-2 F7斷層區(qū)段左線隧道變形量測(cè)值沿隧道縱向分布 4.根據(jù)F7斷層的變形和地質(zhì)情況，進(jìn)行了大量斷面形式、斷面凈空、支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)優(yōu)化，分別采用了圓型、橢圓型、馬蹄型的不同斷面形式，一次大剛度支護(hù)及分層屢次支護(hù)，一次二襯及分層兩次二襯等支護(hù)、襯砌形式，經(jīng)施工實(shí)踐證明正洞隧道以圓形斷面形式為最好；適當(dāng)加強(qiáng)第一次支護(hù)剛度，留有支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)空間 。 5.迂回導(dǎo)坑中的支護(hù)形式和參數(shù)可滿足施工平安與穩(wěn)定；由迂回導(dǎo)坑施工方法、工藝研究得出的結(jié)論適用F7斷層正洞施工；迂回導(dǎo)坑的試驗(yàn)與施工實(shí)踐，為大斷面正洞施工提供了直接的、重要的指導(dǎo)和依據(jù)。 6. F7右線隧道：按設(shè)

17、計(jì)斷面進(jìn)行結(jié)構(gòu)正反檢算，襯砌結(jié)構(gòu)平安度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但考慮由于應(yīng)急處理本段局部地段襯砌厚度缺乏，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)及開裂情況，擬對(duì)已開裂段進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，方案如圖5-3所示 。 圖5-3襯砌補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方案 7.對(duì)左右線隧道及其迂回導(dǎo)坑的群洞效應(yīng)研究說明，雖然群洞施工相互影響，群洞效應(yīng)存在，但是影響程度不大，不至于引起相鄰洞室中間巖柱的失穩(wěn)破壞，四條隧道整體是穩(wěn)定的，而且后續(xù)開挖對(duì)于已完工隧道襯砌內(nèi)力的影響也不大，不會(huì)危及隧道襯砌結(jié)構(gòu)的平安 。 8. F7斷層區(qū)段縱向位移特征與地應(yīng)力測(cè)試分析成果相互印證，反映出該區(qū)段水平地應(yīng)力與隧道走向存在著明確的角度關(guān)系并對(duì)隧道呈縱向擠壓的特性。這一地應(yīng)力分布特性將

18、使隧道開挖后的應(yīng)力釋放對(duì)洞室支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯地不均勻荷載作用，其結(jié)果將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縱向扭曲破壞。因此，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)縱向上的受力特性，加強(qiáng)其縱向連接強(qiáng)度。 第六章 位移控制基準(zhǔn) 極限位移 表6-1 F4斷層區(qū)段隧道極限位移 單位：(mm)極限位移性質(zhì)拱頂下沉拱腳水平收斂墻腰水平收斂毛洞隧道227488570初支后隧道92.8302342二襯后隧道98.1318362表6-2 嶺脊千板巖地層區(qū)段隧道極限位移 單位：(mm)極限位移性質(zhì)拱頂下沉拱腳水平收斂墻腰水平收斂毛洞隧道50111781304初支后隧道227710770二襯后隧道228742812表6-3 F7斷層區(qū)段隧道極限位移 單位：(mm

19、)極限位移性質(zhì)拱頂下沉墻腰水平收斂毛洞隧道400660初支后隧道136272二襯后隧道140280表6-4 烏鞘嶺隧道嶺脊段位移控制基準(zhǔn) (單位:mm)管理等級(jí)管理位移施工狀態(tài)U150可正常施工150U300應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)或二次襯砌U300停工，并及時(shí)采取加固措施注：U-隧道開挖后隧道總變形量 二襯施作時(shí)機(jī) 軟巖隧道二襯施作時(shí)機(jī)始終是隧道界討論的熱點(diǎn)問題，特別是對(duì)于軟巖大變形隧道假設(shè)二襯施作過晚，那么可能造成初期支護(hù)變形無法控制，以致隧道失穩(wěn)，而如果二次襯砌施作過早，那么可能使二次襯砌受力過大，而引起二次襯砌的開裂，以致降低隧道結(jié)構(gòu)耐久性。因此，針對(duì)具體工程情況提出合理的二次襯砌施作時(shí)機(jī)勢(shì)在必行。

20、 (1) ?標(biāo)準(zhǔn)?有關(guān)二襯施作時(shí)機(jī)的規(guī)定 “在一般情況下，二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形根本穩(wěn)定后施作。變形根本穩(wěn)定應(yīng)符合隧道周邊位移速度有明顯減緩趨勢(shì)。拱腳水平相對(duì)凈空收斂變化速度小于，拱頂相對(duì)下沉速度小于。 (2)軟巖隧道二襯施作時(shí)機(jī)討論 對(duì)于高地應(yīng)力的硬巖隧道，量測(cè)圍巖變形的目的是為了讓圍巖變形到達(dá)一定程度， 利于地應(yīng)力釋放，盡量發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力，從而最大限度地減少二次襯砌所承受的壓力，以盡量減小襯砌厚度。二次襯砌時(shí)機(jī)選擇應(yīng)根據(jù)圍巖特點(diǎn)來調(diào)整。對(duì)于一般穩(wěn)定性較好的圍巖，可在總變形量到達(dá)約80%，并且圍巖變形根本收斂停止后進(jìn)行二次襯砌。此時(shí)初期支護(hù)應(yīng)能承擔(dān)圍巖的全部荷載，二次襯砌承擔(dān)由于

21、圍巖的蠕變產(chǎn)生的附加荷載。(3)二次施作時(shí)機(jī)的研究方法 基于二襯穩(wěn)定性及二襯變形大小影響因素分析，結(jié)合既有各量測(cè)工程的統(tǒng)計(jì)及相互關(guān)系分析，以及隧道施工過程總位移估算，提出不同條件下二襯前圖6-1 志留系板巖夾千枚巖區(qū)段右線隧道初支與二襯變形對(duì)比關(guān)系 初支最終變形速率限值，以及初支累計(jì)變形占總位移的比例限值。 圖6-2 F4斷層區(qū)段二襯前支護(hù)變形速率與二襯變形關(guān)系表6-5 二襯開裂斷面對(duì)應(yīng)初支變形區(qū)段斷面初支變形二襯變形/mm最終值/mm最大速率最終速率數(shù)值/mmd-1比例數(shù)值/mmd-1比例F4區(qū)段YDK170+480215.825.111.6%1.210.6%3.972YDK 170+530

22、116.616.614.2%2.542.2%3.213F7區(qū)段YDK 177+465435378.5%6.001.4%5.96YDK 177+480429409.3%4.000.9%13.36YDK 177+530660436.5%7.001.1%16志留系板巖夾千枚巖區(qū)段YDK 175+255115.735.430.6%1.000.9%YDK 175+265360.558.916.3%9.682.7%15.13YDK 175+270196.939.119.9%7.563.8%YDK 175+273411.532.77.9%10.562.6%13.85注：表中“比例一項(xiàng)均指與初支變形最終值相比

23、。(4)量測(cè)前的前期位移推算 在施工過程中，變形量測(cè)是在洞內(nèi)采用全斷面儀或位移收斂計(jì)進(jìn)行的，量測(cè)位移喪失了洞室開挖過程中的彈性位移和施測(cè)前的位移，而且鋪設(shè)防水板的過程中也不再進(jìn)行支護(hù)變形監(jiān)測(cè)。所以當(dāng)初支位移到達(dá)極限狀態(tài)時(shí)，模擬計(jì)算的隧道支護(hù)后的極限位移u極可表示為u極=u彈+u失+u測(cè) (極限狀態(tài)) (6-1) 彈性位移u彈是爆破瞬間洞室釋放，難以利用監(jiān)測(cè)手段獲得。但在模擬計(jì)算的圍巖塑性收斂線中，可觀察到直線段和曲線段，假設(shè)視圍巖塑性收斂線的直線段為洞室開挖的彈性位移，那么可計(jì)算彈性位移。 量測(cè)喪失位移u失由兩局部組成，一是爆破后至施測(cè)前的位移喪失，二是鋪設(shè)防水板至二襯前不便量測(cè)的位移喪失。表

24、6-6 前期喪失位移統(tǒng)計(jì)結(jié)果區(qū)段項(xiàng)目丟失天數(shù)/d總量測(cè)天數(shù)/d前期丟失位移統(tǒng)計(jì)斷面實(shí)測(cè)變形/mm統(tǒng)計(jì)斷面數(shù)/個(gè)全部斷面實(shí)測(cè)變形/mm全部斷面計(jì)算變形/mm量值/mm比例F4斷層拱頂下沉3.2744.778.537.5%22.674227.650.95墻腰水平收斂1.3923.3528.6127.2%105.1442124.01183.75志留系拱頂下沉4.5216.1916.2339.1%41.533253.9102.96拱腳水平收斂1.5815.1761.6726.9%229.432380.36540.61F7右線拱頂下沉1.7415.2619.6124.9%78.7430139.5209.

25、24拱腳水平收斂1.6815.3224.3622.1%110.0430136.11232.24墻腰水平收斂2.6111.1539.330.0%130.930233.01368.97F7左線拱頂下沉3.7918.4164.8232.0%202.2632156.66241.87拱腳水平收斂3.0311.976.2834.6%220.5932191.97324.35墻腰水平收斂3.4112.7381.2938.6%210.6732187.32325.60注：(1)前期喪失位移的“比例一項(xiàng)為哪一項(xiàng)指與統(tǒng)計(jì)斷面的實(shí)測(cè)變形相比； (2)計(jì)算變形以全部斷面實(shí)測(cè)變形統(tǒng)計(jì)值為依據(jù)。 (5)二襯施作時(shí)機(jī)確實(shí)定 據(jù)

26、實(shí)測(cè)變形、支護(hù)后隧道的模擬極限位移可提出施作二襯時(shí)的實(shí)測(cè)位移占極限位移比例限值，而根據(jù)實(shí)測(cè)變形速率以及施作二襯后的穩(wěn)定狀態(tài)及二襯變形大小關(guān)系可提出二襯施作時(shí)的變形速率限值。表6-7 烏鞘嶺隧道二襯施作時(shí)機(jī)項(xiàng)目常規(guī)變形大變形等級(jí)相對(duì)變形0.50.50.250.250.150.15原始地應(yīng)力(MPa)200020001500150010001000綜合系數(shù)606030301515n380%90%70%80%65%75%60%70%u測(cè)/ u極55%62%47%55%43%51%39%47%v終/u測(cè)0.5%0.5%1.0%0.5%1.5%0.5%2.0%注：(1)n3為實(shí)際已發(fā)生的位移(u計(jì))與極限位移的比值；(2) u測(cè)/ u極為量測(cè)變形與極限位移的比值；(3) v終/u測(cè)為二襯施作前日變形量與實(shí)測(cè)初支累計(jì)變形的比值。第七章 控制變形快速施工方法及施工工藝研究 F4斷層區(qū)段隧道施工方法 采用超短三臺(tái)階法施工。超前預(yù)支護(hù)采用42小導(dǎo)管或自進(jìn)式錨桿注漿支護(hù)，人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開挖，必要時(shí)輔以弱爆破。挖掘機(jī)或弱爆破開挖下部斷面，人工風(fēng)鎬整修開挖輪廓。及時(shí)噴砼46cm封閉巖面，并進(jìn)行噴錨網(wǎng)，型鋼鋼架系統(tǒng)支護(hù)作業(yè)。采用挖掘機(jī)配合絞接自卸車進(jìn)行出碴作業(yè)。及時(shí)進(jìn)行砼仰拱施工。墻、拱模筑混凝土襯砌及時(shí)跟進(jìn)。 采用三臺(tái)階施工，上、