软岩隧道支护设计优化分析

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1、软岩隧道支护设计优化分析【摘要】近年來，随着我国经济•社会的迅猛发展，从而带动了我国公路与铁路建设的发展,特别是软岩隧道工程数量H益增多，然而，在软岩隧道施工过程中，依然存在大量的支护设计问题，例如：支护参数难以确定、支护时机难以选择等问题，上述这些问题都直接对软岩隧道支护技术的发展产生了巨大的负而彫响。木文主要对软岩力学属性以及软岩隧道失稳力学机理进行了深入的探讨和分析，重点对软岩隧道支护结构特征加以详细阐述，同时乂对当前软岩隧道支护设计存在的问题进行讨论，并且乂提出了一些关于软岩隧道支护优化设计的方法。【关键词】软岩；隧道；支护技术1前言近儿十年来，岩土工程学科和

2、工程技术都得到了快速发展，并且在隧道设计过程中，利川一些科学理论与现代设计手段计算和施工方法来代替传统凭借实践经验为主的工程类比方法。日前，力学让算方法因结构模型为力学参数相对较模糊，依然难以摆脱工稈类比方法朿缚。当前，大多数牛产单位都是采用类比方法完成施工任务的，而且所选用的支护参数都是在鬧岩分类的基础上所得出的经验类比，而有些是结合具体的实际情况适当进行改动，其中，大部分支护参数都是固定不变的，如果在施工中，不结合围岩性质、地质条件等选用不同的支护方案，那么其支护效果难以达到最好的状态。但是，由于缺少合理的前期设计，这样一來，在实践上有较大的盲H性，并且浪费现象I

3、•分严重。特别是在那些地质条件相对较差的地区，更需要选用科学、合理的设计方法，只有这样，才可以确保隧道施工的顺利就工。2软岩力学属性分析对于软岩力学屈性来说，主耍表现在以下几个方面：第一，可塑性。此种特性因软岩在受力Z后，片架结构中所含有的泥质矿物会发生滑移或者是因矿物质亲水特性所造成的。例如：节理化软岩因结构而滑动所造成的；而高应力软岩是由上述两种原因所引起的。第二,流变性。此种特性指的是软岩在受力Z后发牛变形，此过程是和时间有紧密关联的，主要包含塑性流动、粘性流动以及滑移变形等。其中，膨胀性软岩就是因所含有的泥质矿物出现粘性流动，在受力到达最大限度后，便出现犁性变

4、形。第三，易扰动性。此特性指的是因软岩是软弱裂隙开始发育的特性，从而使软岩抗扰动能力相対较差。特別是对卸荷的松动以及施工的较人震动都十分的敏感。3软岩隧道失稳的力学机理分析通常情况下，软岩隧道在不发生围岩破坏或者是较大的变形，并II也不会对隧道的正常使用带來任何影响，便可以认定隧道是比较稳定的。事实上，软岩隧道稳定性指的是岩体强度和变形特点以及在工程开挖后的围岩应力二者Z间的相互作用结果所确定的，如果前者大于后者，那么，则证明软岩隧道是稳定的。对丁•软岩隧道失稳的力学机理为地产压力效应所产生的结果，如杲二次应力值大于部分围岩塑性的最人极限，那么，围岩便会进入流变状态中

5、，同时，围岩也便会出现较为严亜的变形、破裂等现彖，同时具有明显的地层压力效应。4软岩隧道支护结构特征分析4.1强柔性通过人量的理论分析证明，在软岩隧道发生变形的最初时期，围岩的压力随着软岩隧道变形的收敛增加而逐渐的减小。所以，软岩隧道的支护结构表现钱强的柔性。因此，在软岩隧道支护中，其支护结构所允许的围岩能够尽对能的收敛，从而降低支护结构承受的围岩压力大小。4.2高可缩性当软岩隧道变形收敛达到一个很大数值时，才可以使围岩压力人人降低，从而使支护结构达到所允许的承受范围中，这样一来，要求支护结构必须要有较强的可缩性。所以，在软岩隧道的支护结构可缩性较大的情况下，才能够使

6、以较低强度支护结构确保软岩隧道工程有较强的稳定性，减少支护成本的消耗。4.3施工便捷性—•般情况下，软岩隧道的断面尺寸不会过大，I大I此，它的空间是十分有限的，因此，对于较人规模的施工机械设备来说，难以顺利进行施工，因此，必须要求软岩隧道的支护结构尺寸与质量必须适当与合理，这样一来，才可以便于施工顺利进行，从而大大降低就工人员的劳动强度，提高施工速率，同吋乂可以大大降低施工成本。4.4经济性现如今，有些软岩隧道的支护结构，尽管在技术层血能够满足软岩隧道稳定性的耍求，但焰因造价成本相对鮫高，比如：可缩性的钢支护结构。因造价较高，所以，很少使用。rh此看来，在选川支护结构

7、时，既要从技术方面进行考虑，乂要从经济性方面加以全面的考虑,必须将二者相结合，软岩隧道的支护结构才有更广泛的应川价值。5当前软岩支护存在的诸多问题分析近年来，随着我国软岩支护理论的逐步完善，再加上软岩支护设计方法取得了较大进步。早在上壯纪50年代——70年代，软岩工程设计通常会使用工程类比方法。然而，到了80年代，便开始出现松动圈支护荷载设计、位移反馈设计等多种设计方法，在进入90年代后,出现关键部位二次耦合设计，直到20世纪90年代末，软岩工程设计开始出现一套较为完善的工程类比定性、定量计算方法以及动态综合设计方法。然而，当前我国软岩隧道支护效果却