泥岩夹砂岩顺层大跨度隧道力学特征研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2021.05.006

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隧道建设（中英文） ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (5): 740-748.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2021.05.006

泥岩夹砂岩顺层大跨度隧道力学特征研究

赵东平^{1， 2}，季启航²，王国军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. 西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031；3. 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司，重庆 400023)

出版日期:2021-05-20 发布日期:2021-05-29
作者简介:赵东平(1979—)，男，黑龙江嫩江人，2008年毕业于西南交通大学，土木工程专业，博士，教授级高级工程师，副教授，主要从事隧道科研及设计工作。E-mail: 704215958@qq.com。
基金资助:
中央高校基础科学研究业务费专项基金（2682019CX03）；中国铁路总公司科技研究开发计划课题(K2018G057)

Research on Mechanical Characteristics of LargeSpan Tunnels in Bedding Mudstone with Sandstone Strata

ZHAO Dongping^{1, 2}, JI Qihang², WANG Guojun³

(1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031, Sichuan, China; 2. School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031, Sichuan, China; 3. China Railway Eryuan Chongqing Survey and Design Institute Co., Ltd., Chongqing 400023， China)

Online:2021-05-20 Published:2021-05-29

摘要/Abstract

摘要： 当大跨度隧道穿越泥岩夹砂岩地层时，易产生由偏压问题导致的病害。[KG-*3]为研究泥岩夹砂岩顺层隧道的偏压特征及影响因素，以郑万高铁重庆段小三峡隧道工程为依托，采用现场量测与数值模拟相结合的方法，对砂岩顺层倾角、间距及地下水等因素对大跨度顺层隧道力学特征的影响开展了研究。结果表明： 1)相较于均质泥岩地层，泥岩夹砂岩顺层大跨度隧道开挖后，隧道周边围岩位移及塑性区均呈现非对称性，顺层法线方向围岩位移大于顺层方向； 2)顺层隧道的最不利倾角为45°，当砂岩顺层间距超过3 m时，顺层对隧道力学特征的影响逐渐减小； 3)含有地下水的泥岩夹砂岩地层，隧道围岩位移、泥岩塑性区及砂岩顺层塑性区范围均有所增大，围岩稳定性降低，且会加剧顺层隧道的偏压程度。

关键词: 高铁隧道, 泥岩夹砂岩, 顺层隧道, 力学特征, 地下水, 数值模拟, 现场量测

Abstract: When a largespan tunnel passes through mudstone with sandstone strata, diseases can be easily caused by unsymmetrical pressure. To study the unsymmetrical pressure characteristics and influencing factors of bedding tunnels in mudstone and sandstone strata, the influence of the bedding dip angle of sandstone, spacing, and groundwater on the mechanical characteristics of the largespan bedding tunnel of the ZhengzhouWanzhou highspeed railway is studied using field measurements and the numerical simulation method. The results show the following. (1) Compared with the homogeneous mudstone stratum, the displacement and plastic zone of the surrounding rocks around the tunnel are asymmetric after excavating the bedding of the largespan tunnel in the mudstone and sandstone strata, and the displacement of the surrounding rocks in the normal bedding direction is greater than that in the tangential direction. (2) The most unfavorable dip angle of the bedding tunnel is 45°, and the influence of bedding on the mechanical characteristics of the tunnel gradually decreases when the bedding spacing of the sandstone exceeds 3 m. (3) The displacement of the surrounding rocks, range of the mudstone plastic zone, and range of the sandstone bedding plastic zone increase in the mudstone and sandstone strata containing groundwater. Stability of the surrounding rock decreases, and the groundwater aggravates the degree of the unsymmetrical pressure of the bedding tunnel.

Key words: highspeed railway tunnel, mudstone with sandstone, bedding tunnel, mechanical characteristics, groundwater, numerical simulation, field monitoring

中图分类号:

U 452

赵东平, 季启航, 王国军. 泥岩夹砂岩顺层大跨度隧道力学特征研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(5): 740-748.

ZHAO Dongping, JI Qihang, WANG Guojun.

Research on Mechanical Characteristics of LargeSpan Tunnels in Bedding Mudstone with Sandstone Strata [J]. Tunnel Construction, 2021, 41(5): 740-748.

[1]	李姝, 陈炜韬, 方霖. 富水深埋隧道围岩渗透扰动高度计算方法研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(6): 946-955.
[2]	张小伟, 张丽, 韩亚飞, 袁梦钊. 大断面平顶地铁暗挖车站下穿既有建筑方案研究及变形控制——以北京地铁8号线三期前门站工程为例 [J]. 隧道建设, 2021, 41(6): 979-987.
[3]	卿伟宸, 朱勇, 章慧健. 4线车站浅埋隧道施工过程中锚杆受力特性研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(5): 749-757.
[4]	吕永林, 张东杰, 唐文喜, 杨学中, 秦小锋, 任毅. 繁华城区浅埋隧道应用单臂掘进机开挖适用性研究——以新红岩隧道下穿地下商场工程为例 [J]. 隧道建设, 2021, 41(4): 649-656.
[5]	周保安, 吴剑, 王立川, 龚伦, 马相峰, 许召强, 赵伟, 张鹏. 基于行车安全的ZJY高铁隧道底隆致无碴轨道变形处置实践与探讨[J]. 隧道建设, 2021, 41(3): 474-482.
[6]	张俊儒, 王智勇, 龚彦峰, 徐向东, 张航, 叶伦. 单跨5车道公路隧道过渡“3+2”小净距隧道施工力学研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(2): 185-198.
[7]	彭小丽, 王海娟, 杨丰春, 姜海波, 李唱唱. 寒区引水隧洞围岩冻胀特性分析 〖ＪＺ〗〖ＨＴ３Ｈ〗——以新疆布伦口水电站引水隧洞工程为例[J]. 隧道建设, 2021, 41(2): 232-239.
[8]	王飞阳, 周凯歌, 方勇, 徐公允, 汪辉武, 卓彬. TBM开挖深埋铁路隧道引起的围岩扰动分析[J]. 隧道建设, 2021, 41(2): 240-247.
[9]	陈天明. 高原富水冰碛隧道洞内坍塌成因与处置技术研究——以拉林铁路米林隧道为例 [J]. 隧道建设, 2021, 41(2): 274-282.
[10]	TIAN Siming, WANG Wei, GONG Jiangfeng. Development and Prospect of Railway Tunnels in China (Including Statistics of Railway Tunnels in China by the End of 2020)（中国铁路隧道发展与展望（含截至2020年底中国铁路隧道统计数据）） [J]. 隧道建设, 2021, 41(2): 308-325.
[11]	王志杰, 李金宜, 周飞聪, 姜逸帆, 周平, 邓宇航, 林嘉勇. 中老铁路膨胀性盐岩地层隧道结构体系优化及施工技术探究[J]. 隧道建设, 2021, 41(1): 16-27.
[12]	TONG Jianjun, LIU Dagang, ZHANG Xiao, WANG Zhilong, ZHAO Siguang, LI Jiawang. Design Method for Support Structure of Large Crosssection Tunnels in Hubei on ZhengzhouWanzhou Railway Constructed by Mechanized Means（大断面隧道机械化施工支护结构设计方法）[J]. 隧道建设, 2021, 41(1): 116-125.
[13]	王志杰, 李振, 蔡李斌, 李恒一, 徐海岩. 基坑钢支撑伺服系统应用技术研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(S2): 10-22.
[14]	李保军, 钟毅, 张冬梅. 螺栓锈蚀对盾构隧道接头抗弯性能的影响研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(S2): 67-75.
[15]	张春武. 浅埋隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(S2): 93-99.

泥岩夹砂岩顺层大跨度隧道力学特征研究

Research on Mechanical Characteristics of LargeSpan Tunnels in Bedding Mudstone with Sandstone Strata

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