高地应力深埋层状围岩隧道非对称变形受力机制研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.11.009

中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国权威学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (11): 1813-1821.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.11.009

高地应力深埋层状围岩隧道非对称变形受力机制研究

吴迪^{1, 2}，陈子全^1,*，甘林卫¹，代光辉³

(1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都 610031； 2. 中国铁路设计集团有限公司，天津 300142; 3. 北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100045)

收稿日期:2018-01-29 修回日期:2018-04-20 出版日期:2018-11-20 发布日期:2018-12-02
作者简介:吴迪(1993—)，男，河南漯河人，2018年毕业于西南交通大学，桥梁与隧道工程专业，硕士，助理工程师，现从事隧道方面的研究工作。Email： wudi_x8@163.com。*通信作者：陈子全， Email： chen_ziquan@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目（2016YFC0802210）

Study of Force Mechanism of Asymmetrical Deformation of Deepburied Layered Surrounding Rock Tunnel under High Ground Stress

WU Di^{1, 2}, CHEN Ziquan^{1, *}, GAN Linwei¹, DAI Guanghui³

(1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China; 2. China Railway Design Corporation, Tianjin 300142, China; 3. Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Limited, Beijing 100045, China)

Received:2018-01-29 Revised:2018-04-20 Online:2018-11-20 Published:2018-12-02

摘要/Abstract

摘要：

为深入研究高地应力层状围岩中隧道和支护结构的非对称变形受力特性和机制，以绵茂公路篮家岩隧道为工程背景，采用现场监测和数值模拟相结合的方法，研究不同层理角度和地应力方向下隧道变形、钢拱架应力以及二次衬砌弯矩和轴力的变化规律。结果表明： 1）层状围岩中隧道结构受力的最不利位置常出现在层理面法向方向； 2）隧道的非对称变形机制在于地应力对层理面产生的法向挤压作用和切向滑移作用，当层理面角度缓倾时，隧道拱顶和拱底承受较大挤出变形，当层理面角度陡倾时，地应力方向与层理面夹角越小，隧道衬砌在主应力作用位置产生的滑移变形越大。最后，根据层状围岩隧道变形和衬砌受力特征，提出合理的支护优化措施。

关键词: 高地应力, 层状围岩隧道, 非对称变形受力机制, 层理面角度, 地应力方向

Abstract:

In order to further study the force characteristics and mechanism of asymmetrical deformation of tunnel and supporting structure in layered surrounding rock under high ground stress, the variation rules of tunnel deformation, steel arch stress, and bending moment and axial force of secondary lining of Lanjiayan Tunnel on MianzhuMaoxian Highway under different stratification angles and ground stress directions are studied by field monitoring method and numerical simulation method. The study results show that: (1) The most adverse force position of layered surrounding rock tunnel usually exists in normal direction of stratification plane. (2) The asymmetrical deformation mechanism of layered surrounding rock tunnel is the normal squeezing action and tangential slip action of ground stress on stratification plane; when the angle of stratification plane is small, the crown top and invert of tunnel bear large extrusion deformation; and when the angle of stratification plane is high, the smaller the angle between ground stress direction and stratification plane is, the larger the slip deformation of position of tunnel lining under principal stress action is. The optimization measures are proposed based on the deformation and force characteristics of layered surrounding rock tunnel and tunnel lining.

Key words: high ground stress, layered surrounding rock tunnel, force mechanism of tunnel asymmetrical deformation, stratification angle, ground stress direction

中图分类号:

U 456.2

吴迪，陈子全，甘林卫，代光辉. 高地应力深埋层状围岩隧道非对称变形受力机制研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(11): 1813-1821.

WU Di, CHEN Ziquan, GAN Linwei, DAI Guanghui. Study of Force Mechanism of Asymmetrical Deformation of Deepburied Layered Surrounding Rock Tunnel under High Ground Stress[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(11): 1813-1821.

[1]	钟友江, 刘世杰, 吴建和 . 双层初期支护在云屯堡隧道高地应力软岩洞段中的应用[J]. 隧道建设, 2020, 40(1): 90-98.
[2]	张帅军，李治国，吕瑞虎，王华，杨世武，申志军. 缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例[J]. 隧道建设, 2019, 39(5): 832-842.
[3]	肖广智. 我国几类特殊地质条件铁路隧道修建问题与对策概述[J]. 隧道建设, 2019, 39(11): 1748-.
[4]	刘成华. 蒙华铁路中条山隧道高地应力F7断层软岩破碎段施工技术[J]. 隧道建设, 2018, 38(S1): 161-166.
[5]	马召林，焦雷，赵爽，黄明利. 高地应力软岩隧道衬砌裂损重新施作段结构安全性分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(9): 1489-1496.
[6]	叶康慨. 兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段扩拆技术[J]. 隧道建设, 2018, 38(4): 640-648.
[7]	徐汪豪，陶力铭，徐晨，方勇，张睿，唐协. 基于弹性应变能的深埋硬岩隧道岩爆研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(11): 1822-1829.
[8]	王小林，黄彦波. 中外高地应力软岩隧道大变形工程技术措施对比分析——以兰渝铁路木寨岭隧道与瑞士圣哥达基线隧道为例[J]. 隧道建设, 2018, 38(10): 1621-1629.
[9]	李沿宗, 尤显明, 赵爽. 极高地应力软岩隧道贯通段变形控制方案研究——以兰渝铁路木寨岭隧道为例[J]. 隧道建设, 2017, 37(9): 1146-1152.
[10]	尤显明，李沿宗. 极高地应力软岩隧道超前导洞应力释放及多层支护变形控制技术[J]. 隧道建设, 2017, 37(7): 832-837.
[11]	郭波前. 极高地应力区隧道地质特征及围岩变形机制研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(5): 586-592.
[12]	邹翀，尤显明，焦雷，黄明利，肖祖通. 高地应力软岩隧道圆形断面扩挖施工围岩及支护受力特征研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(1): 30-36.
[13]	徐松. 牡绥铁路兴源隧道软岩大变形控制技术[J]. 隧道建设, 2016, 36(8): 997-1003.
[14]	刘雪冬. 炭质泥岩地层大变形偏压隧道施工技术[J]. 隧道建设, 2015, 35(S2): 131-137.
[15]	张健儒. 山岭隧道软弱围岩工程地质特性及施工对策[J]. 隧道建设, 2014, 34(8): 749-753.

高地应力深埋层状围岩隧道非对称变形受力机制研究

Study of Force Mechanism of Asymmetrical Deformation of Deepburied Layered Surrounding Rock Tunnel under High Ground Stress

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价