強擠壓軟巖大變形地質(zhì)極大地影響隧道的開挖和掘進。
《擠壓性圍巖隧道變形破壞特性及控制技術》以蘭渝鐵路隧道為工程依托,針對建設過程中面臨的“開挖斷面大,結構特殊,地應力極高,圍巖穩(wěn)定性差,擠壓變形量大、速度快、持續(xù)時間長”等工程難點,以炭質(zhì)板巖擠壓性圍巖隧道為研究對象,結合現(xiàn)場監(jiān)測、試驗研究、理論分析、數(shù)值模擬和工程試驗等多種研究方法,系統(tǒng)地研究了擠壓性圍巖隧道工程地質(zhì)特征與變形力學機制,推導了考慮含水損傷的炭質(zhì)板巖蠕變本構模型與“圍巖·支護系統(tǒng)”黏彈性模型,并建立了擠壓性圍巖隧道穩(wěn)定性綜合控制技術體系。
《擠壓性圍巖隧道變形破壞特性及控制技術》可供隧道工程及相關領域的工程技術人員、科研人員、研究生和高年級本科生參考,也可作為相關研究生課程的教材。
高地應力下的擠壓性隧道工程巖體開挖,其圍巖變形破壞嚴重且時間效應顯著,變形控制是關鍵。特別是遇水弱化嚴重的炭質(zhì)板巖等蠕變特性突出的軟巖,還要考慮地下水對其蠕變特性的影響,然而目前此方面的研究還比較有限。本書針對蘭渝鐵路擠壓性圍巖隧道建設過程中面臨的“開挖斷面大,結構特殊,地應力極高,圍巖穩(wěn)定性差,擠壓變形量大、速度快、持續(xù)時間長”等難點,以炭質(zhì)板巖等擠壓性圍巖隧道為工程背景和研究對象,采用現(xiàn)場監(jiān)測、試驗研究、理論分析、數(shù)值模擬和工程試驗相結合的研究方法,對擠壓性圍巖隧道的穩(wěn)定性及其變形控制技術進行系統(tǒng)和深入的研究。本書的主要內(nèi)容如下:
(1)采用現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查與測試、室內(nèi)物理力學試驗和理論分析等手段,從隧道圍巖賦存狀態(tài)、物理力學性質(zhì)地應力等幾個方面,對蘭渝鐵路擠壓性圍巖隧道工程地質(zhì)條件進行綜合分析。
。2)通過現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查,歸納總結蘭渝鐵路蠕變擠壓性軟弱隧道變形破壞情況,分析其隧道變形破壞的特征。統(tǒng)計分析蘭渝線隧道大變形災害影響因素以及其影響程度,并利用數(shù)值模擬對側壓力系數(shù)、巖層傾角、層厚等影響層狀巖體穩(wěn)定性的因素進行規(guī)律分析。
。3)以巖石流變基本理論為基礎,結合炭質(zhì)板巖三軸壓縮蠕變試驗曲線,建立一種能夠反映軟巖蠕變?nèi)^程的黏彈塑性應變軟化蠕變力學模型,并引入瞬時損傷因子和長期蠕變損傷因子,建立考慮含水損傷的黏彈塑蠕變模型,對不同含水狀態(tài)隧道的圍巖穩(wěn)定性進行分析。
(4)引入考慮空間效應的圍巖支護黏彈性解析,研究炭質(zhì)板巖隧道圍巖支護相互作用力隨時間的變化規(guī)律,通過建立三維數(shù)值模型,分析炭質(zhì)板巖隧道施工過程中的圍巖變形、應力以及支護結構的蠕變演化規(guī)律。
(5)在擠壓性圍巖隧道穩(wěn)定控制理念的指導下,借鑒已有的工程經(jīng)驗的基礎,結合蘭渝鐵路新城子隧道與毛羽山隧道等擠壓性圍巖隧道的變形破壞特點及其變形破壞機制的研究成果,形成一系列適于擠壓性圍巖隧道穩(wěn)定控制開挖及支護的施工技術。
本書是“極高地應力狀態(tài)下軟巖隧道大變形控制及快速施工關鍵技術研究”等科研項目成果的總結,課題組及工程項目相關單位人員為此做出了很多貢獻,在此一并致謝!
由于水平限制,本書存在不足甚至錯誤之處,敬請讀者批評指正。
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 工程特點及難點
1.3 國內(nèi)外同類技術研究現(xiàn)狀
1.4 研究目標及技術路線
2 擠壓性圍巖隧道工程地質(zhì)特征分析
2.1 區(qū)域地質(zhì)概況
2.2 隧道圍巖地質(zhì)賦存情況
2.3 圍巖物理力學性質(zhì)
2.4 地應力測試方法及測試結果
2.5 隧道場址區(qū)地應力場分析
2.6 小結
3 擠壓性圍巖隧道變形力學機制分析
3.1 擠壓性圍巖隧道變形破壞特征
3.2 擠壓性圍巖變形影響因素統(tǒng)計分析
3.3 擠壓性圍巖變形影響因素敏感性分析
3.4 擠壓性圍巖隧道變形破壞力學機制分析
3.5 小結
4 炭質(zhì)板巖蠕變本構模型
4.1 引言
4.2 巖石流變基本力學模型
4.3 炭質(zhì)板巖蠕變模型
4.4 考慮含水損傷的非線性黏彈塑性模型
4.5 非線性黏彈塑性模型二次開發(fā)與驗證
4.6 薄層炭質(zhì)板巖蠕變參數(shù)反演分析
4.7 地下水影響下的圍巖穩(wěn)定性分析
4.8 小結
5 炭質(zhì)板巖隧道“圍巖,支護系統(tǒng)”黏彈性分析
5.1 引言
5.2 “圍巖-支護系統(tǒng)”黏彈性分析
5.3 隧道開挖圍巖的蠕變演化規(guī)律
5.4 小結
6 擠壓性圍巖隧道的穩(wěn)定性綜合控制技術
6.1 擠壓性圍巖隧道的穩(wěn)定性控制理念
6.2 擠壓性圍巖隧道穩(wěn)定性控制技術簡述
6.3 雙支洞挑頂施工技術
6.4 大跨段多重鎖固支護施工技術
6.5 大跨與連拱過渡段的施工技術
6.6 漸變收縮型小凈距隧道施工技術
6.7 雙連拱“背靠背”施工技術
6.8 二襯緩沖層及仰拱增強支護技術
6.9 小結
7 工程應用
7.1 引言
7.2 工程概況
7.3 工程應用一:大跨段多重鎖固支護施工
7.4 工程應用二:大跨段預應力錨索試驗
7.5 工程應用三:雙連拱段“背靠背”施工
7.6 工程應用四:小凈距段對拉錨桿試驗
7.7 工程應用效果與評價
參考文獻