隧道开挖后出现严重的大变形，变形速率快，变形量大。监测资料显示围岩随着变形持续时间加长，表现出明显的流变效应。支护参数与开挖工法经过多次调整，效果有限，仍无法全面控制围岩变形。②考虑围岩的蠕变特性，视围岩为黏弹塑性体，研究围岩位移、应力及塑性区随时间的变化规律。计算过程中通过布设测点监测位移及应力场随时间发展的变化规律。岩体力学参数采用现场原位测试的结果，蠕变参数采用第4章反演分析得到的结果。......
2025-09-30
挤压性围岩隧道应力分布特征
【摘要】：图5.11为隧道开挖不同工况下围岩的最大主应力分布图。分析图5.13可知，随着隧道开挖，洞周围岩形成临空，最大主应力急剧下降;开挖过后，最大主应力又逐渐增加，并最终基本趋于稳定。图5.13Y=5 m断面围岩最大主应力变化曲线图5.14Y=20 m断面围岩应力变化图5.14是Y=20 m断面隧道洞周围岩最大、最小主应力随开挖工序的变化曲线。
图5.11为隧道开挖不同工况下围岩的最大主应力分布图。由图可见，开挖上台阶，洞周围岩最大主应力为8 MPa。在阶角位置，核心土顶部及两侧出现局部拉应力，最大值约为0.15 MPa。开挖中台阶，洞周围岩最大主应力为8 MPa;在上台阶边墙位置，上台阶核心局部拉应力增大到0.87 MPa。开挖下台阶，洞周围岩最大主应力为7 MPa，在上台阶边墙位置，上台阶核心土、中台阶底部及下台阶边墙出现局部拉应力，最大为0.22 MPa。开挖施作仰拱，洞周围岩最大主应力出现在洞口段边墙底部，最大值为9.97 MPa，上台阶核心土、中下台阶底部出现局部拉应力，最大为1.54 MPa。浇筑二衬后，最大主应力出现在紧邻二衬的下边墙处，最大约为8 MPa，上台阶核心土、中下台阶底部出现局部拉应力，最大值为1.79 MPa。
图5.11 不同开挖工序的围岩最大主应力
图5.12为隧道开挖不同工况下的围岩最小主应力分布图。由图可见，开挖上台阶，洞周围岩最小主应力为16.5 MPa，在阶角、边墙位置。开挖中台阶，洞周围岩最小主应力为12 MPa，在上台阶边墙位置。开挖下台阶，洞周围岩最大主应力为12 MPa，在上台阶边墙位置。开挖施作仰拱，洞周围岩最小主应力出现在距洞口段2～3 m仰拱与边墙接脚处，最大值为35 MPa。浇筑二衬后，最小主应力出现在距洞口段2～3 m仰拱底部，最大约39.47 MPa。
图5.12 不同开挖工序的围岩最小主应力
图5.13是Y=5 m断面隧道洞周围岩最大主应力随开挖工序的变化曲线。分析图5.13可知，随着隧道开挖，洞周围岩形成临空，最大主应力急剧下降;开挖过后，最大主应力又逐渐增加，并最终基本趋于稳定。拱顶最大主应力变化过程为:开挖前最大主应力随着开挖面的临近先增加后降低，当开挖面到达时降为14.6 MPa，随着上中下台阶开挖，最大主应力总体上持续降低，在下台阶开挖后达到最低值;在距离掌子面约20 m处开始逐渐增大，距离开挖面约56 m处基本趋于恒定。(https://www.chuimin.cn)
图5.13 Y=5 m断面围岩最大主应力变化曲线
图5.14 Y=20 m断面围岩应力变化
图5.14是Y=20 m断面隧道洞周围岩最大、最小主应力随开挖工序的变化曲线。分析图5.14可知，洞周围岩关键部位的最大、最小主应力随开挖工序变化的规律基本相同，围岩应力变化不仅受到开挖工序的影响，而且受时空效应影响显著。最大主应力在掌子面到达前先增加后减小，在开挖面到达前5 m达到峰值，掌子面到达时由于开挖卸荷急剧下降，拱顶与拱腰在上台阶开挖时达到最低值，墙中与下边墙在下台阶开挖后降到最低值，仰拱闭合后最大主应力持续调整，恢复至6～7 MPa。拱顶与拱腰最小主应力在开挖面到达前15 m开始下降，开挖面到达时迅速下降，上台阶开挖后降到最低值，随后基本保持恒定，仰拱封闭后才逐渐恢复。墙中与下边墙最小主应力在开挖面到达前8 m时开始明显下降，开挖面到达时持续下降，直至中下台阶开挖后降到最低值，仰拱封闭后最小主应力呈线性增加趋势。可见，初期支护的及时封闭，不仅能有效控制围岩变形持续发展，而且对围岩的应力重分布调整也起到促进作用，加快了围岩-支护系统的平衡。
相关文章
- 详细阅读
-
挤压性围岩隧道控制技术及破坏特性详细阅读
水压致裂法地应力测量是利用一对可膨胀的橡胶封隔器，在预定的测试深度内封隔一段钻孔，然后泵入液体对该段钻孔施压，根据压裂过程曲线的压力特征值计算地应力。水压致裂法地应力测量时，破裂缝产生在钻孔岩壁上拉应力最大的部位。综上所述，水压致裂法地应力测量中，可根据试验过程中得到的相关数据来确定钻孔最大、最小水平主应力大小，同时可以根据印模器记录的裂纹破裂方向确定最大水平主应力的方向。......
2025-09-30
-
挤压性围岩隧道变形破坏特性与控制技术详细阅读
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。......
2025-09-30
-
挤压性围岩隧道支护黏弹性分析与控制技术详细阅读
如图5.2所示，将支护设置时刻作为坐标原点，断面被开挖出瞬间为ti=-t0，围岩与支护结构发生相互作用的时刻为ti=t1。由此即可分析围岩与支护结构在发生相互作用后的某一时刻t2的相互作用力。图5.2时间坐标根据前述的时间坐标，假定支护与围岩发生相互作用的时刻为t1，计算时刻t时支护与围岩的相互作用力为f。由Laplace变换可求得黏弹性位移的拉氏表达式，再通过Laplace逆变换即可求得黏弹性位移表达式。......
2025-09-30
-
挤压性围岩隧道变形破坏特性及控制技术分析详细阅读
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......
2025-09-30
-
挤压性围岩隧道变形破坏特性控制技术-有限差分详细阅读
参考FLAC3D手册中Burgers蠕变模型阐述，对考虑含水损伤的非线性黏弹塑性蠕变模型进行有限差分形式的转化。由于本模型可能产生塑性应变，因此Kelvin体球应变张量增量可用如下公式计算:综上，本蠕变模型的应力-应变关系可用式和式进行表征，以上差分形式可以和FLAC3D软件的指针相对应。通过相应指针读取应力张量的各个分量，根据公式—式则可求出应力强度q。......
2025-09-30
-
侧压力系数及其对挤压性围岩隧道的影响详细阅读
由图可见，当k小于1时，随着侧压力系数的增加，拱顶沉降先减小，当k大于1时近似线性增大。而水平收敛则随侧压力系数的增加而近似以指数形式增加。随着侧压力系数k的增大，塑形屈服由节理面屈服主导向岩体剪切破坏转化。图3.5不同侧压力系数时围岩塑性区分布......
2025-09-30
-
挤压性围岩隧道变形控制技术研究成果详细阅读
严竞雄研究千枚岩施工期结构受力与变形机理，提出有效的变形控制措施。王襄禹针对高应力软岩隧道的变形力学机制提出了预留刚柔层支护技术。首先在隧道开挖后设置足够厚度的刚柔层来吸收高应力软岩隧道的大变形，并使柔性层具有足够的强度来限制软岩隧道的破坏性变形。......
2025-09-30
相关推荐