表1.1列出了国内外典型的挤压性围岩隧道。由此可见，高地应力软岩地质环境引起的挤压大变形破坏是一种严重的工程地质灾害。目前，对围岩挤压性大变形问题的研究，主要依靠归纳、总结及工程类比等方法，其中的主要问题集中在软岩的定义和分类、大变形的定义、机制和分级等几个方面。何满潮等将围岩大变形的判据分为定性方法和定量方法，并给出了日本学者对日本国内挤压性围岩特点及大变形判别研究方面的统计性结果。......
2023-09-21
挤压性围岩隧道变形破坏特性及控制技术解析
【摘要】：由图可知，隧道开挖后5 d，围岩变形为27.07 cm;开挖后10 d围岩变形为40.78 cm;开挖后20 d，地应力释放基本完成，但围岩变形仍然以恒定速率持续发展。开挖后10 d施作二次支护，5 d后围岩与支护结构开始发生相互作用，在支护约束作用下围岩变形不再发展，为一水平直线。自然状态隧道开挖后5 d、10 d、15 d围岩变形分别为2.4 cm、3.8 cm、4.7 cm;饱和状态隧道开挖后5 d、10 d、15 d围岩变形分别为3.2 cm、4.96 cm、6.14 cm。
(1)薄层状围岩-支护理论解析
取毛羽山隧道出口典型开挖断面，最大宽度B=14.7 m，最大高度H=13.2 m，按式(5.1)计算当量半径R0=9.27 m。薄层炭质板岩岩体力学参数取现场原位试验结果，围岩蠕变参数按反演分析结果表取值。混凝土支护结构变形参数按参考文献取值。
隧道按静水压力状态，初始地应力根据反演资料定为p0=20 MPa，开挖面平均掘进速度为v=1 m/d，由式(5.6)得初始地应力逐步释放规律为:
考虑隧道开挖后10 d设置支护，支护设置5 d后围岩与支护体系发生作用，建立时间坐标(t0=10 d，t1=5 d)，根据式(5.24)计算隧道开挖后5 d、10 d、15 d、20 d初始地应力释放，分别为68.91%、86.2%、93.9%、97.3%。
毛洞围岩变形随时间发展的规律如图5.3所示。由图可知，隧道开挖后5 d，围岩变形为27.07 cm;开挖后10 d围岩变形为40.78 cm;开挖后20 d，地应力释放基本完成，但围岩变形仍然以恒定速率持续发展。开挖后10 d施作二次支护，5 d后围岩与支护结构开始发生相互作用，在支护约束作用下围岩变形不再发展，为一水平直线。可见，高地应力下，薄层状岩体流变特性显著，对于此类围岩不能一味释放变形，当变形释放到一定程度，应及时施作支护，否则其大变形将导致围岩失稳。
图5.4为围岩与支护相互作用力随时间变化的曲线。可见，施作支护结构后第5 d，支护与围岩开始相互作用，接触压力在相互作用的初期增长较快，这是由于支护结构约束了围岩变形的进一步发展造成的;支护与围岩开始相互作用30 d后，经过围岩-支护体系内部应力重新分配并调整，接触压力增长速率逐渐趋缓。
图5.3 围岩变形-时间曲线
图5.4 围岩-支护相互作用力时间曲线
(2)含水损伤对围岩-支护系统的影响
图5.5与图5.6分别是自然含水状态与饱和含水状态，围岩变形与围岩-支护相互作用力随时间的变化曲线。自然状态隧道开挖后5 d、10 d、15 d围岩变形分别为2.4 cm、3.8 cm、4.7 cm;饱和状态隧道开挖后5 d、10 d、15 d围岩变形分别为3.2 cm、4.96 cm、6.14 cm。
图5.5 自然状态下的围岩变形与围岩-支护相互作用力时间曲线
图5.6 饱和状态下的围岩变形与围岩-支护相互作用力时间曲线
自然状态隧道围岩与支护相互作用后5 d、10 d、15 d、20 d相互作用力为2.22 MPa、3.6 MPa、4.49 MPa、5.07 MPa;饱和状态隧道围岩与支护相互作用后5 d、10 d、15 d、20 d相互作用力为2.3 MPa、3.74 MPa、4.72 MPa、5.4 MPa。
通过对比不同含水状态下的围岩变形随时间的发展变化，可见，含水量的增加导致围岩变形量增大，变形速率加快。不同含水状态下的围岩-支护相互作用力的分析结果表明，含水量的增加，导致了围岩与支护接触压力的增大。
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2023-09-21
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2023-09-21
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2023-09-21
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2023-09-21
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2023-09-21
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