偏壓隧道穩(wěn)定性分析及控制研究

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1、(或臨時(shí))支護(hù)中應(yīng)對(duì)坡側(cè)一方和坡谷上覆層部位予以加強(qiáng)；④得出了按t/D之比建議選擇施工方法、支護(hù)形式及錨桿布置方式，見表1.1。[4]表1.1建議選擇的施工方法Table1.1Constructionmethodofproposalelectiont/D＞21~2＜1開挖方式臺(tái)階法或全斷臺(tái)階法臺(tái)階法或單、雙側(cè)導(dǎo)坑法面法初期(臨時(shí))支全環(huán)錨噴全環(huán)錨噴及重點(diǎn)部全環(huán)錨噴及重點(diǎn)部位加強(qiáng)布網(wǎng)護(hù)位加強(qiáng)布網(wǎng)(并考慮設(shè)鋼支撐)地表布錨/考慮設(shè)設(shè)一次支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性封底或仰拱等厚全封閉圓順結(jié)構(gòu)形式仰拱注：t–隧道外側(cè)圍巖覆蓋層厚度；D–隧道洞寬；此表以V級(jí)圍巖，1：1.5坡率為基準(zhǔn)，其他情況可參考此表使用。

2、1996年蘭州鐵道學(xué)院王兵、謝錦昌以模型實(shí)驗(yàn)及可靠度理論為基礎(chǔ)，在國(guó)內(nèi)首次對(duì)偏壓隧道開挖產(chǎn)生松動(dòng)荷載的坍落范圍、地表裂縫、松動(dòng)土體的力學(xué)行為、荷載的統(tǒng)計(jì)特征及偏壓隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠度分析進(jìn)行了研究，分析了偏壓隧道的可靠指標(biāo)及失效概率[5]；2000年浙江大學(xué)王立忠、郭東杰進(jìn)行運(yùn)用分解疊加的等效原則解出了一般條件下地形偏壓隧道圍巖的二次應(yīng)力的解析解，得出了偏壓隧道中圍巖二次徑向應(yīng)力σ變化比較復(fù)雜，在距離隧道中心超過(guò)2倍洞直徑遠(yuǎn)的地方，極大值r發(fā)生在接近平行于斜坡的方向，極小值發(fā)生在接近垂直于斜坡的方向，當(dāng)距離逐漸接近于隧道自由面時(shí)，極值發(fā)生了轉(zhuǎn)向。而環(huán)向應(yīng)力σ的極大值始終在垂直于斜坡θ的方向

3、面，極小值始終發(fā)生在接近平行于斜坡的方向面上[10]；2002年中南大學(xué)楊小禮、李亮、劉寶琛進(jìn)行了偏壓隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的信息化分析[6]；重慶交通科研設(shè)計(jì)院易亞濱進(jìn)行了淺埋、偏壓隧道復(fù)合式襯砌的相互作用和結(jié)構(gòu)計(jì)算的研究[7]；同濟(jì)大學(xué)朱合華、姜勇進(jìn)行了巖石隧道偏壓成因分析與荷載反演研究[8]；四川省交通廳公路勘察設(shè)計(jì)院的鄧剛提出了半荷載結(jié)構(gòu)法，他是以等參單元模擬圍巖，從而產(chǎn)生對(duì)結(jié)構(gòu)的有利的抗力，并認(rèn)為系統(tǒng)錨桿加固的圍巖是承載結(jié)構(gòu)的組成部分，用有限元程序檢算初期支護(hù)和二期支護(hù)，根據(jù)剛度自動(dòng)分配荷載并求出內(nèi)力[9]。上述研究對(duì)地形偏壓隧道的設(shè)計(jì)與施工具有一定指導(dǎo)作用，但對(duì)地質(zhì)構(gòu)造引起的偏壓

4、隧道開挖后圍巖的應(yīng)力分布和研究地質(zhì)構(gòu)造引起的偏壓隧道的襯砌形式和合2適的施工方法仍是一個(gè)新課題，本論文就地質(zhì)原因引起的偏壓隧道在開挖后二次應(yīng)力的重分布及其控制(施工方法和襯砌形式)進(jìn)行研究。1.2.2偏壓隧道的控制研究現(xiàn)狀①開挖和支護(hù)研究手段對(duì)于隧道開挖與支護(hù)研究目前國(guó)內(nèi)外常常使用以下幾種研究手段:1)理論分析法從已有的結(jié)論出發(fā)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的理論推導(dǎo)，證明、得出新的結(jié)論。鑒于地下工程應(yīng)力場(chǎng)的復(fù)雜性，這種方法使用十分有限，即便是得出結(jié)論，也由于結(jié)論中含有許多未知參數(shù)不能確定而不具有實(shí)用價(jià)值。2)模型試驗(yàn)法模型試驗(yàn)如果按尺寸比例來(lái)分可以分為足尺模型和縮尺模型兩種情況。足尺模型試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)

5、采用與實(shí)體工程1:1的比例，這種方法最能體現(xiàn)原型的實(shí)際情況，結(jié)果也是真實(shí)可靠的。但是由于采用的模型與原型幾何尺寸、材料等一樣，對(duì)于較大的土工構(gòu)筑物來(lái)講，就顯得十分不經(jīng)濟(jì)，耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，有時(shí)得不償失，這種方法僅應(yīng)用于較小的工程實(shí)踐中?？s尺模型(即相似模擬實(shí)驗(yàn))特別是小比例尺模型目前是人們常常采用的一種方法，即將原型的幾何尺寸按照一定比例(通常1/50-1/200)縮小后進(jìn)行研究。小比尺模型又可分為小比尺常規(guī)模型和小比例尺離心模型，小比例尺常規(guī)模型由于不能補(bǔ)償幾何尺寸的縮小帶來(lái)的自重?fù)p失；離心模型試驗(yàn)是將土工模型置于高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)中，讓模型承受重力加速度n倍的離心加速度作用(

6、n為模型率)，增加模型的容重，補(bǔ)償因模型縮尺帶來(lái)的土工構(gòu)筑物自重的損失。它比常規(guī)靜力條件下的模型試驗(yàn)更接近于實(shí)際。3)數(shù)值分析法由于巖體的不連續(xù)性與非均質(zhì)性引起的巖石試樣明顯的“尺寸效應(yīng)”，使得在實(shí)驗(yàn)室對(duì)巖塊試樣的大量研究成果大都不能直接應(yīng)用于實(shí)際工程中，室內(nèi)試驗(yàn)所得參數(shù)(如E、ε、φ等)往往要減少一到幾個(gè)數(shù)量級(jí)才能與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果吻合，這使得模型試驗(yàn)不僅成本高、工期長(zhǎng)、工況少，而且所得到的結(jié)果也不全面，僅為測(cè)點(diǎn)上的應(yīng)變，破壞狀態(tài)無(wú)法重復(fù)再現(xiàn)，不能長(zhǎng)期保留。所以這種研究方法在許多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)被數(shù)值分析方法所取代。②施工技術(shù)控制在查閱了大量的中外文獻(xiàn)資料后,目前國(guó)內(nèi)外在偏壓隧道的施工技術(shù)控制

7、研究方面得出了以下結(jié)論:1)偏壓隧道的施工技術(shù)控制方法多為在結(jié)合實(shí)際工程中的個(gè)別實(shí)例作了簡(jiǎn)單零碎的介紹,與山嶺隧道工程系統(tǒng)的結(jié)合和分析研究相對(duì)較少。2)隧道偏壓(地質(zhì)偏壓地形偏壓施工原因引起的偏壓)現(xiàn)象為工程常見的地質(zhì)3災(zāi)害,大量的文獻(xiàn)資料對(duì)山嶺隧道涉及隧道偏壓控制性的內(nèi)容均以針對(duì)具體工程的個(gè)別特點(diǎn)進(jìn)行施工防治。3)施工技術(shù)和理論研究的發(fā)展日新月異,在隧道防偏的防治中卻未形成系統(tǒng)的研究成果。4)隧道偏壓的原因和施工工藝有關(guān)系，業(yè)主、