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深埋饱和黄土隧道围岩软化效应及其控制措施

王文卓 胡金鑫 邱成虎 杨治军

王文卓, 胡金鑫, 邱成虎, 杨治军. 深埋饱和黄土隧道围岩软化效应及其控制措施[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(6): 692-697. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.008
引用本文: 王文卓, 胡金鑫, 邱成虎, 杨治军. 深埋饱和黄土隧道围岩软化效应及其控制措施[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(6): 692-697. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.008
Wang Wenzhuo, Hu Jinxin, Qiu Chenghu, Yang Zhijun. Softening Effect and Control Measures of Surrounding Rock in Deep Buried Saturated Loess Tunnel[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(6): 692-697. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.008
Citation: Wang Wenzhuo, Hu Jinxin, Qiu Chenghu, Yang Zhijun. Softening Effect and Control Measures of Surrounding Rock in Deep Buried Saturated Loess Tunnel[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(6): 692-697. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.008

深埋饱和黄土隧道围岩软化效应及其控制措施

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.008
详细信息
    作者简介:

    王文卓,男,1996年生,汉族,甘肃定西人,硕士,助理工程师,主要从事公路隧道的设计与科研工作。E-mail:2390034792@qq.com

  • 中图分类号: U457+.3

Softening Effect and Control Measures of Surrounding Rock in Deep Buried Saturated Loess Tunnel

  • 摘要: 黄土隧道在地下水作用下围岩会发生不同程度软化,强度大幅度减弱,给隧道设计施工带来许多困难。依托陇东某黄土隧道,设置不同软化程度,利用有限元数值模拟软件对不同围岩软化程度下隧道围岩变形和衬砌结构的受力变化规律进行计算分析,同时对围岩软化后现场加固措施以及扩大拱脚的衬砌结构进行对比分析,结果表明:深埋黄土隧道强软化后,拱顶沉降增大了271%,拱底隆起增大了283%,水平收敛增大了205%,初支最大主应力增大了107%,其最不利受力位置出现在拱肩处;采用两种加固措施以及扩大拱脚后,围岩竖向位移减小5.10%~77.81%,初期支护最大主应力减小17.7%~46.5%,由加固处治效果可以看出,锁脚钢管桩加固仅对拱脚围岩变形及衬砌受力有所改善,但效果不明显;衬砌结构采用扩大拱脚可以较好地控制衬砌结构的变形及受力,且施工难度小,成本低;帷幕注浆加固对于饱和黄土隧道围岩软化后的变形及支护结构受力改善效果最佳。

     

  • 图  1  数值模型网格划分

    图  2  不同软化程度下洞周围岩竖向位移变化曲线

    图  3  不同软化程度下围岩位移变化曲线

    图  4  初期支护拱顶下沉

    图  5  初期支护最大主应力云图

    图  6  不同软化程度下初期支护应力变化曲线

    图  7  现场锁脚钢管桩加固

    图  8  现场帷幕注浆加固效果

    图  9  扩大拱脚结构图

    图  10  洞周围岩竖向位移变化曲线

    图  11  初期支护应力变化柱状图

    表  1  隧道围岩参数表

    结构
    名称
    变形模量E0/
    MPa
    含水率w/%重度γ/(kN·m−3)泊松比μ黏聚力c/kPa内摩擦角φ/(°)
    未软化黄土18015160.325028
    中软化黄土10020180.363527
    强软化黄土2026200.42026
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    表  2  隧道支护结构参数表

    结构名称 变形模量E0/MPa 重度γ/(kN·m−3) 泊松比μ
    初支 28 23 0.2
    二衬 30 23.5 0.2
    钢拱架 2.1×105 78.5 0.2
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    表  3  加固结构参数表

    结构名称变形模量E0/MPa重度
    γ/( kN·m−3)
    泊松比μ黏聚力c/kPa内摩擦角φ/(°)
    帷幕注浆加固1000220.2212032
    锁脚钢管桩2.1×105180.30
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    表  4  位移变化率

    加固措施位移变化率/%
    拱顶拱肩拱脚拱底水平收敛
    锁脚钢管桩5.1010.0728.0816.268.41
    扩大拱脚29.6420.2562.9519.0826.27
    帷幕注浆66.8261.1977.8166.6571.31
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-07
  • 修回日期:  2024-01-26
  • 录用日期:  2024-03-11
  • 刊出日期:  2024-12-06

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