【摘 要】
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随着我国交通行业和地下工程的快速发展,越来越多的山岭隧道出现在工程施工中,目前在山岭隧道施工中钻爆法占据约90%的比例,由于在钻爆法施工时装药量、钻孔深度、钻孔位置等不好控制,在施工时容易引起隧道的超挖,超挖不仅造成施工成本增加,而且会引起局部应力集中,改变支护结构的形态,影响隧道围岩与支护结构的稳定性。针对隧道超挖问题,以定临高速公路黑庄坪隧道工程为依托,通过文献查阅、现场调研、理论分析、数值模
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随着我国交通行业和地下工程的快速发展,越来越多的山岭隧道出现在工程施工中,目前在山岭隧道施工中钻爆法占据约90%的比例,由于在钻爆法施工时装药量、钻孔深度、钻孔位置等不好控制,在施工时容易引起隧道的超挖,超挖不仅造成施工成本增加,而且会引起局部应力集中,改变支护结构的形态,影响隧道围岩与支护结构的稳定性。针对隧道超挖问题,以定临高速公路黑庄坪隧道工程为依托,通过文献查阅、现场调研、理论分析、数值模拟和现场变形监测等方法,对大断面泥砂岩隧道中超挖的影响进行研究,主要研究内容及结论如下:（1）依托隧道现场测得超挖数据,相比于传统钻爆法施工,悬臂掘进机法施工可以将超挖量减小50%左右,而且悬臂掘进机施工对围岩的扰动小,在大断面软岩隧道中应推广使用悬臂掘进机等大型机械法开挖。基于隧道超挖产生原因,提出悬臂掘进机与爆破施工时超挖控制方案,将隧道超挖程度降至最小。（2）考虑超挖引起隧道结构的应力集中作用,提出在隧道破坏时最大支护力的计算方法,结合收敛约束法计算超挖隧道的稳定系数,与未超挖隧道的结果对比。超挖引起的局部应力集中作用使隧道结构受力增大3～5倍,稳定系数远小于未超挖工况,并且超挖隧道破坏易出现在围岩与混凝土的接触面上,降低隧道支护结构的承载能力。（3）在Midas GTS/NX有限元软件中建立数值计算模型,分析不同超挖模拟方式的效果,采用正交试验法分析超挖的位置、深度及范围影响,并以现场实际超挖统计结果建立不同工况,分析隧道结构的安全系数。得到折线段的方式模拟隧道超挖效果更好,不同程度的超挖对隧道影响结果不同,超挖位置对隧道应力影响最大,超挖深度次之,超挖范围影响最小,超挖量与安全系数的大小呈反比关系,超挖量越大,安全系数越小,隧道结构越不稳定。（4）根据隧道现场监测数据,分析超挖对围岩及支护结构稳定性的影响,得到支护结构在大断面软岩隧道中起着非常重要的作用,超挖会导致隧道二衬的荷载分担比增大,未超挖断面二衬承担荷载比平均值为33.2%,而超挖断面的二衬承担荷载比平均值为42.3%,由于超挖改变围岩与支护结构的力学状态,二衬要承担更多的荷载。超挖会影响隧道的塑性区范围,钻爆法施工造成围岩扰动较大,导致距隧道开挖面较近的围岩会出现松动。
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