挤压型软岩隧道大变形机理与支护参数优化研究OA北大核心

地应力水平是隧道挤压型软岩大变形主导因素之一,深部地应力与岩体力学特性对隧道设计具有较强参考价值。以西成铁路甘青隧道地应力测试与岩体力学试验为基础,深入分析测试数据,采用数值模拟方法进行不同地应力水平的计算,对比现场实测数据,结果发现,测区地应力以水平地应力为主导,三向地应力关系为S_(H)>S_(h)>S_(V),具有较强的水平构造作用,地应力比值在1.5~4.5之间,随着埋深增加逐渐减小;岩体荷载-变形(P-W)曲线外包络线形态大体上呈现为“下凹形”,以塑性变形为主;仅有少量弹性变形,岩体抗剪断应力-应变(τ-ε)曲线基本呈抛物线形,屈服值不明显,以塑性破坏为主。随着地应力比值增加,隧道水平变形越来越大,竖直变形先减小后增加,二者比值介于0.70~2.45之间,均小于地应力比值,最大变形由拱顶向拱腰转移,围岩主应力差值逐渐增加,挤压形变压力越来越大。在此基础上,针对甘青隧道进口的水平挤压大变形特征,提出增大拱架刚度、加强锁脚、加强拱架纵向连接、增大隧道预留变形量等支护优化措施,现场实测表明,这些措施有效控制了隧道变形。