总体变形分析按隧道的初期支护变形分级标准与可接受准则对兰渝线变形达到Ⅰ级的隧道进行分类梳理。统计分析表明，当最大主应力与隧道轴线呈大夹角时，大变形出现的频率为100%。统计分析表明，软岩大变形发生频率为64.3%，软岩夹中硬岩为30.3%，因此岩层强度是产生大变形的主要因素。兰渝线大变形隧道的统计结果表明，薄层岩体大变形出现频率为82.1%，中厚层为17.9%，厚层及以上一般不会出现大变形。表3.4各因素对围岩变形的影响程度统计分析续表......
2023-09-21
围岩变形分析及控制技术
【摘要】：当开挖掌子面未到达Y=5 m监测断面时，拱顶与拱腰围岩发生了极少量变形，其中拱顶发生约0.2 cm的下沉，拱腰发生约0.1 cm的收敛，而墙中与下边墙围岩没有发生变形。图5.9Y=5 m断面围岩变形时空曲线Y=5 m断面拱腰处水平收敛随掌子面掘进，距掌子面距离不断增加，收敛变形速率也逐渐降低，二衬施作后最终变形趋于恒定值。
图5.9为Y=5 m断面从隧道开挖到二衬浇筑洞周围岩变形时空曲线。从图中可见，围岩变形随掌子面的推进持续增加，但各关键位置处的变化规律并不相同。当开挖掌子面未到达Y=5 m监测断面时，拱顶与拱腰围岩发生了极少量变形，其中拱顶发生约0.2 cm的下沉，拱腰发生约0.1 cm的收敛，而墙中与下边墙围岩没有发生变形。因此，对Y=5 m断面，掌子面前方的空间效应可忽略不计。上台阶开挖拱顶下沉由1 cm增加到3 cm，中台开挖拱顶下沉进一步增大到4.5 cm，随着下台阶开挖，拱顶变形速率迅速增大，变形量也急剧增长，拱顶下沉达到10 cm，仍无收敛趋势，当距掌子面21 m时施作仰拱，初期支护封闭成环后，有效降低了拱顶下沉速率，变形得到控制。仰拱施作后，围岩的变形主要由流变产生，在二衬施作前，拱顶下沉量增加不到1 cm，二衬施作后，拱顶变形曲线近似水平线。
图5.9 Y=5 m断面围岩变形时空曲线
Y=5 m断面拱腰处水平收敛随掌子面掘进，距掌子面距离不断增加，收敛变形速率也逐渐降低，二衬施作后最终变形趋于恒定值。
Y=5 m断面墙中(中台阶)与下边墙(下台阶)处水平收敛，随掌子面掘进，初始应力逐步释放，收敛变形持续增加，变形速率逐渐增大，变形呈不收敛趋势。及时施作仰拱后，变形趋于稳定。
图5.10为Y=20 m断面从隧道开挖到二衬浇筑洞周围岩变形时空曲线。由图可见，拱顶处围岩在隧道开挖掌子面到达前，向上拱起，随着上中下台的开挖，拱顶下沉持续增加，变形速率逐渐降低，仰拱施作后，变形速率进一步减小，趋于一稳定值。
Y=20 m断面隧道拱腰(上台阶)、墙中(中台阶)、下边墙(下台阶)处围岩在掌子面到达前，产生了明显的变形，表现出显著的时空效应。其中，拱腰处产生的水平收敛变形为2.1 cm，占总变形的42%，墙中处产生的水平收敛变形为2.1 cm，占总变形的42%;拱腰处产生的水平变形为3.2 cm，占总变形的23%;下边墙处产生围岩水平变形2.5 cm，占总变形的16%。由图中围岩各关键处在掌子面到达前的变形曲线可知，空间效应的影响范围在掌子面前方15 m范围，掌子面后方21 m范围。隧道开挖跨度为D=14.7 m，因此，可以确定空间效应的影响范围为开挖面前方1.0D和开挖面后方1.5D。
图5.10 Y=20 m断面围岩变形时空曲线
开挖作业面后，拱顶变形在15 m内增长较快，变形速率较大，15 m后变形缓慢增长，速率趋于稳定。可见，上、中台阶开挖对拱顶下沉影响较大，下台阶相对影响较小。空间效应影响范围内，围岩变形随初始地应力的逐步释放而逐渐增加。在空间效应影响范围外，围岩的变形主要由时间效应产生(也就是由流变产生)，此时隧道变形及稳定性主要受软弱岩体的时效流变特性控制。
高地应力软岩隧道，开挖时应充分利用掌子面的空间效应，控制围岩变形。在实际施工过程中，台阶长度宜控制在空间效应范围内，利用空间效应抑制软弱围岩流变特性。目前，毛羽山隧道上台阶4 m、中台阶6 m、下台阶10 m，台阶长度设置是合理的。另外，隧道变形受施工步序影响明显，仰拱的及时闭合对挤压性围岩变形速率的控制起到了非常显著的作用，仰拱闭合后，隧道拱顶下沉、拱腰水平位移速率均有所减小，而隧道边墙收敛则在仰拱闭合后渐趋稳定;适时浇筑二次钢筋混凝土衬砌可有效控制挤压性变形，尤其对于拱顶下沉控制作用明显，隧道变形在浇筑二次衬砌后均趋于稳定，隧道开挖变形时空曲线符合Boltzmalnn曲线增长模式，可表达为:
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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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