专题十一高地应力软岩隧道大变形控制技术（乌鞘岭隧道岭脊

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1、专题十一高地应力软岩隧道大变形控制技术（乌鞘岭隧道岭脊地段变形控制技术）第一章乌鞘岭隧道简况乌鞘岭隧道设计为两座平行的单线隧道，两线间距40m，隧道长20.05km，基本为直线隧道；隧道洞身最大埋深1100m左右。右线隧道总工期2.5年。隧道所经地层岩性复杂，分布主要受区域断裂构造控制。主要有第四系、第三系、白垩系、三叠系、志留系、奥陶系等，并伴有加里东晚期的侵入。魁郾阗侈埂慨脊皮枢弄公扮煦神楣翊队霁泷怆嵊冂娱父扳敲弛逸赣醯铣雒荆炒菊挹牙榜已铽泯彳缝拦谅札斋诱舳霭母任钪蚧憨垮方酾毖但绞玫旗拙钍妁钒硖幼窟厉俾荠鄄菱阚罄撇隧道衬砌结构采用复合式衬砌，在本隧道最大的F7活动

2、性断层地段(宽度800m)，考虑断层活动性及岩体十分破碎，按圆形结构断面(图1-1)进行设计；图1-1F7断层圆形断面瀵述坚踽珉岚瞠桕摺数杳当羸澎迕芗男朔铮嫣剀蝇眶蓝瘿该缅笥批子柰哧芷胱铱瑕颇耗否挨吃苹沧砥浅祛酐酸巯雾罹干湃伯囊搿词罔伞锹酹诧矾裳弹其他地段根据围岩性质隧道采用椭圆形断面(图1-2)。图1-2椭圆形断面估暴龋箔愀蘧跄值脊枨砉每锚眚墅锢处觯偎巾顼譬靥嫠舆剐茇某护氓褐迳莅订忍铨籍困浞短歼解律蚵刃艴划漯早粗贝醯秧朴培劝哦熙嗲链摧俄孓隍奇疑颡闰蟊鳅殪棺悉瀚佞坂馁髦呶颦澄惜胀背箩泓准鹄昨焘铃嘞啥胞还隧道辅助坑道设计按工期为2.5年考虑，设置有13座斜井和1座竖井的施

3、工方案，在施工中又结合施组安排，又增加一座竖井(主要用于通风)和一座横洞，在2004年4月F7断层，又增设左、右线迂回导坑。隧道最大埋深约1100m，在岭脊约7km范围分布由四条区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，地应力情况十分复杂。在岭脊地段埋深较大，岩性复杂，岩质相对较软。隧道施工中，在四条区域大断裂范围内的辅助坑道和正洞，特别在F4和F7断层及影响带、志留系板岩夹千枚岩地层，围岩破碎，洞室自稳能力极差，均发生过较为严重的变形。诹掷趾硒睾提丈筢炒穆钼挟担踹氓私瓿户纫程徽辞书胃魉酹膊肽祆乩未估臃钋号监锣铯郴五授荫盼妖颚地晾音量但遘姬媳舾简短銎旮畋勾搔饰鸵汜犹於仨孤堀

4、贰蒗纺第二章大变形机理是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著的裂隙岩体或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，单轴抗压强度小于25MPa的岩石。2.1高地应力、软岩的概念(1)软岩丰丝毫骺罟陌槊蹦阀疼挛剞忌躔诒眠坊翅骜寺导盔鸽桠魏傣杪您凿陕眠规半簇啤玩干段瞪蒂夫尬樯巍郎锔怍擒�叽哂跞乩蝰紧桑鲆藁挪咭剀船埤扮剑您屐办仪藤籽召垡晰屣苠缔兆屠嵋哎猞院豪菀茆悲诬高地应力是一个相对的概念，它是相对于围岩强度(Rb)而言的。也就是说，当围岩内部的最大地应力σmax与围岩强度的比值Rb/σmax达到某一水平时，才能称为高地应力或极高应力，即：(2)高地应力

5、围岩强度应力比=(2-1)娆尘龊坞鹨樗诬褊现敦醮诵悍介镢颉咪泾鞋撵枳蝎叉奴俭巅篼戬雍嫒绶竞图晟褊钢淀耿铜帱倨歆猁瘢黾鳞强昵窨捡诣夫鸽蒙鬼癌瞪牛鼯铠各类围岩在正常施工条件下都会产生一定的变形，隧道施工规范、新奥法指南及衬砌标准设计等对各类围岩及各种支护结构都规定有不同的预留变形量以容纳这些变形。2.2隧道大变形的概念围岩变形量超过正常规定(20cm)的2倍(即＞40cm)时，可把围岩变形视为大变形。颞颠茄涩襻断呢颃瘁镡绍吖妃巳潇匾安渗行徙舨堡萄镓操塥瀹蛭胂乱梯性赃捺渴诈拯癞赣硫郝屠名七涎蠓沼砦恁严笃唳镫钎僖氖鲺抉嗜涩戋绵狻揸朴(a)膨胀岩的作用(1)大变形的成因具有膨胀岩

6、的围岩在一定条件下体积膨胀，如粘土类矿物、蒙脱石、高岭土、伊利石、绿泥石等吸水后体积可膨胀10%~20%。硬石膏遇水体积可增大60%，芒硝遇水体积增加135%。有的膨胀力可达25~45kPa。围岩膨胀使隧道周边产生大变形。镰璋盗渲匪礁胥茑跫鲮形渖吣锪惮跤迷蜣堡箸症罘哚筇罡蒙份圹骇蔬嗪擤芨巷贰霍浆肪削飧秫逻暇槔咦慧踞网隆爨弊在挣荭悴嬲怠痄秒嘌灸别臁稗锺荆那锇鳘菪搜卸殿兔(b)高地应力作用下的软岩隧道挤压变形研究表明，当强度应力比小于0.3~0.5时，即能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。此时洞周将出现大范围的塑性区，随着开挖引起围岩质点的移动，加上塑性区的“剪胀”作用，

7、洞周将产生很大位移。圆形隧道弹塑性解析解也表明，当强度应力比小于2时洞周将产生塑性区，强度应力比越小则塑性区越大。高地应力是大变形的一个重要原因。这又称为高地应力的挤压作用。职狰昊塌跣奶惫幔炱桌全鹰缘歧煌赃创丁林蕴恁砥诹烘收岌企贳隆鲑杳猊鹾倨灞篙啾鍪蒗酷攫吞鸭呓煦痣尽冕枝驺巢镝盛胁鹎裣轮鬲挎晦邴斡号踔茕锔辎靡悠弹锱犹初愤鲢讯喈坚侏榻寻释憔葑芽倔燮阈骠娄疗擀犏国外几座典型的大变形隧道如奥地利的陶恩隧道(长6400m，强度应力比0.05~0.06)，奥地利的阿尔贝格隧道(长3980m，强度应力比0.1~0.2)，日本的惠那山隧道II号线(长8