【摘 要】
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围绕浅埋大断面公路隧道渐近破坏过程与机制,以大永高速公路甸头隧道下穿大西二级公路工程为背景,开展了室内相似模型试验与现场监测分析。针对不同围岩级别条件(Ⅳ3,Ⅴ1和Ⅴ2
【机 构】
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中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室; 中国科学院大学; 云南省交通投资建设集团有限公司; 云南大永高速建设指挥部;
【基金项目】
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云南省交通运输厅科技项目((2016)140(A))
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围绕浅埋大断面公路隧道渐近破坏过程与机制,以大永高速公路甸头隧道下穿大西二级公路工程为背景,开展了室内相似模型试验与现场监测分析。针对不同围岩级别条件(Ⅳ3,Ⅴ1和Ⅴ2),分析了隧道毛洞开挖过程中围岩应力和位移变化规律,提出了基于变形差率的隧道施工安全控制指标,隧道施工现场监测验证了该指标的科学性,保障了隧道施工安全。研究结果表明:①隧道的破坏首先发生在拱顶位置,随着隧道的不同分部的开挖,破坏区向拱肩和地表扩展;围岩级别为Ⅳ3时,隧道开挖后围岩形成一定厚度的塌落拱,塌落拱高度约为0.67M(M为隧道最大跨度);围岩级别为Ⅴ1和Ⅴ2时,隧道开挖将引起围岩坍塌,形成塌方等较严重事故。②隧道开挖过程中,在开挖卸荷作用下,隧道产生不同程度的收敛与沉降,Ⅳ3比Ⅴ1,Ⅴ1比Ⅴ2,Ⅳ3比Ⅴ2最大地表变形分别减少了63.0%、20.0%和70.4%;隧道开挖应力变化方面,Ⅴ1比Ⅳ3,Ⅴ2比Ⅴ1,Ⅴ2比Ⅳ3最大应力变化量分别减少了43.5%、23.0%和56.5%,且Ⅳ3,Ⅴ1和Ⅴ2围岩级别下隧道开挖过程应力和变形影响范围逐个增大。③采用模型试验手段,通过计算典型测点沉降差与测点距离的比值——变形差率,分别探讨Ⅴ2,Ⅴ1和Ⅳ3围岩级别的浅埋隧道施工安全控制标准。隧道施工现场监测结果表明,对于Ⅴ1级围岩浅埋隧道,当隧道地表横向和纵向变形差率均小于10 mm·m-1,可防止公路地表裂缝的产生。研究成果对于浅埋大断面公路隧道施工与安全控制具有重要意义。
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