【摘 要】
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随着我国经济社会的不断发展,交通事业得以保持持续快速的发展态势,广袤的西部地区得以建设越来越多的铁路工程。西部地区由于其本身存在的复杂地质构造,地层岩性复杂,使得隧道在这些地区修建过程中难度加大,以砂泥岩围岩大变形较为典型之一,给施工带来极大困扰。本文以玉磨铁路会排山隧道为依托进行相关理论及实际问题的深入研究,通过室内试验、理论分析、数值模拟和现场监测等方法进行研究。研究了围岩的物理力学参数,通过
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随着我国经济社会的不断发展,交通事业得以保持持续快速的发展态势,广袤的西部地区得以建设越来越多的铁路工程。西部地区由于其本身存在的复杂地质构造,地层岩性复杂,使得隧道在这些地区修建过程中难度加大,以砂泥岩围岩大变形较为典型之一,给施工带来极大困扰。本文以玉磨铁路会排山隧道为依托进行相关理论及实际问题的深入研究,通过室内试验、理论分析、数值模拟和现场监测等方法进行研究。研究了围岩的物理力学参数,通过理论分析和实测数据分析了会排山隧道围岩大变形机理,并提出了针对此隧道大变形的控制措施,并采用FLAC-3D软件进行数值模拟和现场监控量测辅以验证。主要结论如下:（1）岩石的常规三轴压缩试验所得岩石的试验数据能用莫尔库伦强度包线很好表示。Hoek-Brown强度准则能转化为合理的岩体参数,并进一步转化得到Mohr-Coulomb准则所需岩体物理力学参数。（2）会排山隧道围岩大变形的主要影响因素有岩性、地质构造、地应力、水和开挖等。运用弹塑性力学理论分析围岩变形,考虑所受地应力为等压和不等压时,围岩的最大变形量差异大,以围岩为泥岩最为突出,只有当围岩为泥岩时才会发生大变形。并通过大变形DK297+865～DK297+905段拱顶沉降和周边收敛数据分析,验证了前述弹塑性分析的结果。（3）提出了会排山隧道砂泥岩围岩大变形控制措施。采用台阶法开挖,对埋深小于105m的大变形段采用拱顶局部注浆加固,初期支护选用C25喷射混凝土、I20b型钢钢架,通过数值模拟,隧道最大拱顶沉降量为15.18mm;最大仰拱隆起为15.67mm;在左侧边墙处的水平位移值最大,最大位移值为9.08mm。埋深大于250m的大变形段加大注浆加固范围,同时初期支护选用C30喷射混凝土、I20b型钢钢架,台阶长度取3.6m,7.2m,10.8m,通过数值模拟,在台阶长度从3.6m增长到10.8m的整个过程中,拱顶最大沉降变形从51.72mm到59.97mm;仰拱最大隆起变形从53.42mm到65.00mm;左侧边墙最大水平位移从32.63mm到45.10mm,右侧边墙最大水平位移从-32.79mm到-45.29mm。但整个变形都在隧道的控制标准内,可保证施工过程变形得到控制。（4）分析试验段DK295+970～DK296+042段位移监测数据和钢拱架实测数据,数据均在开挖初期变化量很大,然后逐渐减小,最后逐渐达到稳定。各断面的拱顶沉降数据终值最小值为51.6mm,最大值为60.2mm;周边收敛终值最小值为64.7mm,最大值为93.6mm。钢拱架应力最终都表现为负值,表明钢架受压,最大应力为-126.987MPa,钢拱架相同位置的左右侧应力相差不大,这表明隧道的受力状态的对称分布,钢拱架应力低于钢材的屈服强度,支护结构安全。围岩最终稳定变形值同数值模拟的变形值相近,且都在安全范围内。围岩与支护结构的共同作用达到了稳定。可为类似工程的修建提供参考。
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