湿陷性黄土隧道变形控制处理技术研究.pdf

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1、湿陷性黄土隧道变形控制处理技术研究■杨川[摘要]本文结合宝兰客运专线湿陷性黄土隧道工程实风积、冲积砂质黄土，第四系中更新统风积黏质黄（3）变形速率异常大，超出现有隧道规范要求。例，针对湿陷性黄土隧道施工过程中变形大的特点，从隧土和第三系上统泥岩。隧道群位于陇西系内旋褶带，量测数据得出显示上台阶日沉降量在2～3cm，中台道埋深、围岩含水率、地基承载力等方面进行了研究。采地质构造相对简单。晚第三纪以来，区内新构造运阶开挖至仰拱封闭前日沉降速率均在3cm左右，变用数值模拟的方式，并结合对施工过程中所取得的量测数动较为活跃

2、，表现为河谷阶地上升显著，现代河流形速率严重超出现有规范值。据进行了整理分析，初步掌握了湿陷性黄土隧道变形控制侵蚀、下切明显，高差达250～300m。2.沉降变形规律分析技术，对类似工程施工有较强的借鉴意义。二、沉降变形规律探索通过监控量测数据进行分析，可以总结出以下在施工中，各隧道均发生了不同程度的变形，变形沉降规律：[关键词]湿陷性黄土隧道变形控制处理技术研究个别隧道变形值远远超过现行隧道设计、施工规范（1）浅埋段地表裂缝较大，动态伴随隧道掘进允许值。呈纵向趋势。隧道浅埋段地表裂缝主要有两道，基一、工程概况1.

3、沉降变形情况。本和隧道呈平行状态，裂缝距隧道中线距离受埋深、1.工程简介（1）浅埋段变形大，地表裂缝发育较严重。监土体抗剪强度影响不等，裂缝随着隧道掘进方向发新建宝兰客运专线11标隧道群地处陇西黄土测数据显示，施工中地表沉降量100～449mm不等，展，终止于隧道塑性变形影响区外。高原西北部，位于黄土高原梁峁、沟壑纵横区，地纵向裂缝较大，裂缝最宽处达5cm。（2）围岩含水率与隧道变形呈正比关系。隧道面高程1704～1897m，不良地质主要为黄土陷穴、（2）洞内变形累计值较大，超出设计预留值。围岩含水率不同，各隧道变

4、形量也各不相同，通过湿陷性黄土、松软土及膨胀土。隧道局部地段渗水隧道拱顶下沉变化值大，开挖中台阶之前仅上台阶对隧道围岩含水率和隧道变形数据的统计分析，可严重，施工难度大。累计沉降均在10cm左右，在仰拱二衬完成时，累判定两则呈正比关系。2.地质概况计沉降量均在20cm上下，局部超过30cm，严重超隧道群洞身通过的地层主要为第四系上更新统出现有规范值。表1围岩含水率与隧道变形量关系表安定隧道（mm）安家庄隧道（mm）北二十里铺隧道（mm）备注序号围岩含水率（%）拱顶下沉周边收敛拱顶下沉周边收敛拱顶下沉周边收敛累计值1

5、12106.450.4512.94.1546.51.6213131.955.8614.45.2849.313.8314168.562.7315.68.3574.61.9415179.271.97//98.44.4516185.879.27//102.937.5617////116.512.7718////137.311.2819////155.260.5920////185.975.41021////223.931.61122////257.143.8（3）围岩承载力对隧道变形的影响较大。隧道位于黄土高原沟壑、梁峁

6、区，出口段大部段落位于土弹性模量；Sg为钢拱架截面积；Eg为钢材弹性模群地质情况各异，地基承载力差别较大，根据对各第四系上更新统（Q3）砂质黄土中，黄土湿陷土层量；Sc为混凝土截面积。隧道施工现场不同地质条件下地基承载力与变形关20～25m，湿陷等级Ⅳ级，且砂质黄土中存在松软因此模型尺寸长×宽=70m×144m。模型地面为系统计分析可知，基本上随着地基承载力变化，变土，松软土层厚度15～20m。无约束自由面，四周采用横向变形约束条件，底部形也随之变化，呈反比关系。第四系上更新统（Q3）地质构造：砂质黄土采用竖向约束

7、条件。计算中土体采用莫尔-库仑本构eol3（Q3）广泛分布于梁顶，浅黄-灰黄色，厚度15～模型，初期支护采用C25混凝土材料，厚度25cm。60m，土质均一，颗粒以粉粒为主，土质较疏松，初始应力仅考虑自重应力场，忽略地层构造应力。垂直节理发育，虫孔及针状孔隙发育，表层含有植整个模型共19575节点，共17280单元。地层采用物根系，稍湿、中密。Ⅱ级普通土，σ0=120kPa。平面单元，初期支护采用梁单元，锚杆采用桁架单2.模型建立元，计算模型取安定隧道K944+170～190段隧道为（1）边界条件的确定例，利用Mi

8、dasGTS软件建立3D模型。模型如下：根据圣维南原理（SaintVenant’sPrinciple）、有限元计算误差和工程的要求，在弹性力学问题的图1地基承载力与变形关系图求解过程中，一些边界条件可以通过某种等效形式综合对以上变形规律的分析可知，湿陷性黄土提出。本例选取的计算范围为3～5倍洞径，但当超隧道变形与隧道埋深、围岩含水率及围岩地基承载过5倍洞径，