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
初期支护与二衬受力分析：围岩隧道变形破坏特性与控制技术
【摘要】：图5.16初期支护弯矩变化曲线图5.17是初期支护第一主应力与位移的不同开挖工序云图。中台阶开挖，初期支护最大主应力出现在洞口拱顶处，约为91.5 MPa;绝对位移最大值为9 cm，出现在洞口中台阶阶角处。图5.18是二衬的最大、最小主应力云图。
隧道开挖过程中，支护结构随着开挖面的掘进，其受力也不断发生变化，即支护结构的力学响应与开挖过程息息相关。图5.16是隧道开挖过程中锚喷初期支护弯矩随时间发展而变化的曲线。分析可知，隧道拱顶初期支护承受正弯矩，其值随着开挖应力的释放而逐渐增加，仰拱闭合后趋于稳定;拱腰、墙中、下边墙初期支护承受负弯矩，下台阶开挖引起墙中弯矩增加。仰拱封闭后，拱顶、拱腰、墙中处初期支护弯矩值基本不变。下台阶处初支在初期支护封闭后一段时间，基本不变，随后又逐渐增大，在构筑二次衬砌后趋于稳定。
图5.16 初期支护弯矩变化曲线
图5.17是初期支护第一主应力与位移的不同开挖工序云图。中台阶开挖，初期支护最大主应力出现在洞口拱顶处，约为91.5 MPa;绝对位移最大值为9 cm，出现在洞口中台阶阶角处。下台阶开挖，初支第一主应力最大为127 MPa，出现在洞口中下台阶接脚，水平位移最大值为23 cm，发生在下台阶阶角。仰拱开挖施作后，初支第一主应力最大为275 MPa，出现在洞口中下台阶接脚，水平位移最大值为27.5 cm，发生在中、下台阶阶角。浇筑二衬后，初支第一主应力最大为279 MPa，出现在洞口中下台阶接脚，水平位移最大值为27.5 cm，发生在中、下台阶阶角。
图5.18是二衬的最大、最小主应力云图。可见，二衬的最大主应力为4.12 MPa，在下台阶边墙出现局部拉应力，最大为1.79 MPa。二衬最小主应力为35 MPa，出现在仰拱处。对于高地应力软岩大变形隧道而言，二次衬砌结构不仅仅是安全储备，而且还要承受围岩的流变压力。二次衬砌混凝土结构浇筑初期，由于软弱围岩的变形突然受到约束，导致其最大主应力增长较快;随着时间的增加，围岩塑性区向岩体纵深发展，围岩-支护系统受力变形逐渐达到新的平衡状态，二次衬砌结构最大主应力也逐渐趋于稳定。
图5.17 不同开挖工序的初期支护应力与位移云图
图5.18 二衬应力云图
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