土质隧道围岩未支护段破坏模式分析.pdf

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1、第29卷第11期2012年11月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentV01．29No．1lNOV，2012doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2012．11．014土质隧道围岩未支护段破坏模式分析于丽1，陈炜韬2，王明年1(1．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031；2．中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都610372)摘要：基于土质隧道围岩破坏模式的模型试验结果，通过临界尺度分析了未支护段围岩发生破坏的机理。根据围岩破坏形态和破坏机理

2、建立了分析模型，推导了未支护段围岩发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件，并结合工程实例进行了分析。研究表明：围岩开挖的临界尺度控制了围岩的破坏模式，当开挖跨度或进尺分别大于相应的临界尺度时，未支护段就分别发生自稳破坏模式或进尺破坏模式；分别得到了发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件及破坏高度计算式；工程实例验证表明理论分析结果与实际相符。关键词：隧道工程；土质围岩；破坏模式；平衡拱理论中图分类号：U451+．2文献标识码：A文章编号：1002—0268(2012)11—0075—05AnalysisofUn-supportedSectionFailu

3、reModeofSoilSurroundingRockinExcavationYULil，CHENWeita02，WANGMingnianl(1．SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China；2．HydrochinaChengduEngineeringCorporation，ChengduSichuan610072，China)Abstract：Basedonthemodeltestresultoffailurenlodesofsoilsurro

4、undingrock。thefailuremechanismofun—supportedsectionwasanalyzedthroughthedefinitionofcriticalscale．Thetheoryconditionsofself-stabilityfailure，footagefailureandnofailureinan—supportedsectionwereresearchedbyusingtheanalyzingmodelwhichfoundedonfailuremechanismandconfigurationofsoilsurr

5、oundingrock，andtheanalysiswasconductedbyengineeringexample．Theresultsshowthatthecriticalscaleinexcavationcontrolsthefailuremodesofsoilsurroundingrock．Ifthespanandfootagevaluesarelargerthanthecorrespondingcriticalscale，self—stabilityfailureandfootagefailurewilltakeplaceinLIB—support

6、edsection．Thetheoryconditionsandfailureheightexpressionsofserf-stabilityfailure，footagefailureandnofailurewereachieved．Thevalidationresultofengineeringexampleshowsthatthetheoryanalysisisconsistentwiththepractice．Keywords：tunnelengineering；soilsurroundingrock；failuremode；equilibrium

7、archtheory0引言土质围岩主要表现出软弱、开挖变形大及自稳时间极短的特点，若开挖方法及参数不妥，极易发生冒顶塌方或地表有害下沉。但随着地下工程修建技术的发展，越来越多的隧道修建在土质围岩中，由此研究并采用了多种超前支护及预加固措施，并对土质隧道修建方法形成了一些基本共识——预加固、小断面、短进尺、紧跟并强支护等。但由于围岩破坏模式直接关系到预加固方案的选择⋯，因此，研究土质围岩破坏模式机理及发生破坏条件对采取合理的预加固措施有重要意义。从已有的资料∽。61可知，对土质围岩开挖破坏的模型试验和数值分析以研究掌子面稳定性和极限支护压力的关系，及研究极限支

8、护压力与覆跨比、洞跨、水压力等影响因素的关系为主，也