隧道围岩与支护结构稳定性与可靠度研究.pdf

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1、旋工技术摘要：本文以高速公路隧道围岩一支护结构稳定性评价为主线，以提高公路隧道的整体设计与施工水平为目的，采用定性评价和定量评价、整体评价和局部评价相结合的方法，对隧道围岩一支护结构的整体稳定性开展了系统的研究。首先对围岩一支护结构的稳定判据进行了分析，接着讨论了支护体系稳定的计算方法和特点，对隧道施工过程中的围岩一支护结构的稳定性和安全性评价有一定指导意叉。关键词：公路隧道；围岩一支护结构；稳定性Abstract：Thep叩erstickstotheevaluationofsurroundingrock’sstabili哆ofhi曲waytunnels，in

2、ordertoimprovetheoVeraJlleVelofthedesi印andcomtructionofhighⅥ珀ycunnek，withthecombinationofqualitativeandquantitativeevaluadon，integrateandlocaleValuation，thepaperstudiesthesurroundingmck—support’sstabihtyoftunnelssystematicauy．Firstlythepaperstudieschafacteristicofmechanicsandcriceri

3、onofsurroundingrock—support’sstabili哆forthehighwaycunnelsandconfimlscriterionofsurroundingrock—support’sstabili‘y；thenthepaperanalysesthewaysandFeaturesduringthecalculatingofrock—support’ssmJcture，theauthorgetssomeconclusions，whjchisofguidingmeaIlingforevaluationofstabm七yandsecuricy

4、mrock—supPortduringconstmctionof王lighwaytunnels．Keywords：high、硼ymnllel；surroundingroek＆support；stabilicy中图分类号：u452．1文献标识码：B文章编号：1003—8965(2011)03—0042一031绪论隧道围岩一支护系统的稳定性和安全性是一个非常复杂的问题，由于受复杂地质条件的影Ⅱ向以及受经济、技术、时间等条件的限制，故对其定量信息的获取是非常有限的，对相应的支护措施与施工方法的变化也是难以准确定量预测的。目前还没有一种计算模式能全面地、客观地描述各种

5、情况下支护系统和围岩之间的相互作用关系。本论文主要是研究了隧道围岩结构的稳定性判断依据，在此基础上对隧道围岩一支护结构整体稳定性进行分析，判断了围岩～支护结构的失稳顺序，从而为隧道围岩一支护结构稳定性的判定提出一条新的思路。2隧道围岩稳定性的基本判据2．1围岩强度判据支护材料本身能够提供的承载能力有限，因此，围岩在某个截面上的承载能力还取决于围岩42材料本身的性质，如这个截面承受的应力或应变超过自身承载能力的极限，围岩在这个截面上必然发生破坏。支护的作用，主要是改变应力场和位移场的分布，使围岩体各截面的负担比较均匀，并提供承载能力较强的高强度抗力点，使各截面的

6、承载能力可充分发挥，设计中可取较小的安全系数。从力学观点来看，围岩丧失稳定是其中应力达到或超过岩体强度的范围比较大，最后形成一个连续贯通的塑性区和滑裂面，因而这部分岩体将会产生很大位移。据围岩在隧道洞室开挖成形24小时后的主应力分布和塑性区分布，按以往设计、施工经验就可定性地判断定围岩的受力形态和破坏机理。当围岩某点应力超过其屈服极限时，则该处围岩就进入塑性状态，从围岩应力分布规律可知，应力极值一般出现在隧道周边上，也就是说，只要对这些极值点的应力作弹性分析，就可以确定围岩是否处于弹性状态，从而可避免大量的计算工作。但由于整个隧道断面的地质条件分布不均匀，囤岩

7、的强度指标难以确定，且各点的应力状态也不旋工技术一样，破坏理论规定的滑动限界范围也很难确定。2．2围岩变形量或变形率判据(1)容许极限位移量的确定及失稳判别容许极限位移量是指保证隧道不产生有害松动和保证地表不产生有害下沉量的条件下，自隧道开挖起到变形稳定为止，在起拱线位置的隧道壁面间水平位移总量的最大容许值，也有用拱顶的最大容许下沉量表示的。在隧道开挖中，若发现量到的位移总量超过容许极限值，预测围岩稳定时的位移将超过极限值，则意味着围岩位移超限，支护系统必须加强，否则有失稳的危险。(2)容许位移速率和加速度容许位移速率是指在保证围岩不产生有害松动的条件下，隧道

8、壁面问水平位移速度的最大容许值。它同样