不同地应力条件下软岩隧道变形机制研究

不同地应力条件下软岩隧道变形机制研究

随着我国隧道工程建设的大力发展,软弱围岩隧道变形灾害已出现在大量工程实践中。软岩隧道危害程度大、治理费用高、施工风险大,因此软岩隧道变形稳定性的研究是工程科研人员亟需深入研究解决的一大课题。地应力、岩体地质结构、岩体的工程性质、地下水、施工方法、支护措施、洞室的断面形状和尺寸等是影响软岩隧道变形的主要因素。本文主要研究地应力对软岩隧道变形的影响,而埋深和侧压力系数是影响地应力的关键因素。重点研究了不同埋深和侧压力系数下地应力对隧道变形的影响,全文主要研究内容和结论有:(1)在前人研究成果的基础上,全面系统地分析软岩变形影响因素。软岩变形受多方面因素的影响,自然因素包括地应力、岩体地质结构、岩体的工程性质、地下水等;人为主观因素包括:施工方法、支护措施、洞室的断面形状和尺寸等。地应力受多方面影响,如地质构造、地形地貌、温度、地下水、岩体相应的力学性质、埋深、侧压力系数等,这些因素均影响地应力场分布。(2)通过对某隧道现场地应力测试,在现场布置压力和变形监测元件,监控量测隧道受力与变形,得到隧道变形与受力的实际状态。运用FLAC3D数值仿真软件对该隧道的变形进行仿真分析,并将现场监测数据与仿真结果进行对比分析。由于水平应力比垂直应力大,引起隧道周边收敛位移是拱顶下沉位移的5倍多。(3)通过FLAC3D模拟仿真不同侧压力系数及埋深下地应力对软岩隧道变形的影响。在埋深一定的情况下,周边位移随着侧压力系数的增大呈现先增大后减小的变化趋势,拱顶下沉位移量随着侧压力系数的增大呈现先减小后增大的变化趋势。侧压力系数对隧道围岩变形影响很大,当侧压力系数小于1时,围岩变形主要发生在竖直方向,隧道最不利位置在断面拱顶;当侧压力系数大于1时随着侧压力系数的增大,收敛位移逐渐增大,水平方向变形范围不断扩大,围岩受力越来越趋近于不利。