[發明專利]一種偏壓隧道側墻穩定性控制施工方法

有效

• 申請號: 201711365752.8
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108119162B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 于遠祥;柯達
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;G06Q50/02
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種偏壓隧道側墻穩定性控制施工方法，包括步驟：步驟一、圍巖基本力學參數確定；步驟二、隧道側墻支護方案確定：對當前所施工節段的左右隧道側墻所采用的隧道側墻支護方案分別確定；步驟三、隧道開挖及隧道側墻同步支護施工；步驟四、下一節段開挖及隧道側墻同步支護施工：重復步驟一至步驟三，對下一節段進行開挖及隧道側墻同步支護施工；步驟五、多次重復步驟四，直至完成偏壓隧道的全部開挖及隧道側墻同步支護施工過程。本發明方法步驟簡單、實現方便且使用效果好，根據隧道側墻失穩判斷對偏壓隧道的隧道側墻支護體系所采用的支護結構進行設計，并能有效控制偏壓隧道側墻圍巖變形破壞，并且施工成本低。

技術領域

本發明屬于隧道施工技術領域，尤其是涉及一種偏壓隧道側墻穩定性控制施工方法。

背景技術

近年來，隨著我國交通事業的飛躍發展，大量深埋山嶺隧道將穿越富水高地應力區，施工面臨突泥涌水、圍巖擠壓大變形甚至塌方等嚴重問題，若支護不及時或方式不當，易導致隧道斷面縮小和支護結構失穩，嚴重影響隧道的快速施工和日后的安全運營。長期以來，眾多專家學者對軟巖隧道(也稱軟弱圍巖隧道)的圍巖變形機制及其支護技術進行了深入研究。何本國等以木寨嶺高地應力隧道為工程背景，分析了構造應力場下軟巖隧道變形特性、能量積聚、力學響應及塑性區規律；周藝等探討了不同支護方案下強震區軟巖隧道拱頂沉降、周邊收斂、地表沉降及結構內力的變化關系；汪波等分析了強震區軟巖隧道的大變形特征及其成因機制；張朝強等基于地應力實測結果，分析了軟巖隧道開挖期的地應力場分布與圍巖變形破壞特征；陳志敏通過對高地應力軟巖隧道地應力的現場實測、理論研究與數值模擬，分析了隧道圍巖與支護結構相互作用的力學機制；王樹仁等分析了烏鞘嶺隧道圍巖的變形力學機制，提出了剛隙柔層支護技術；李鴻博等通過現場測試，分析了峽口高應力軟巖公路隧道圍巖變形規律及結構的受力特點，提出了高應力軟巖隧道大變形的支護設計對策；鄧博團等建立了軟巖公路隧道圍巖的應變軟化本構模型。

冒頂片幫是指礦井、隧道、涵洞開挖、襯砌過程中因開挖或支護不當，頂部或側壁大面積垮塌造成傷害的事故。其中，隧道側墻(也稱隧道幫部、隧道側壁或隧道邊墻)在隧道圍巖應力作用下變形、破壞而脫落的現象稱為片幫，也稱為側墻病害；隧道頂部垮落稱為冒頂。隧道開挖前，側墻巖體處于三向應力原始穩定狀態。隧道開挖后，隧道側墻巖體所受橫向水平應力被解除后變為二向應力狀態，其抗壓強度顯著降低；同時，隧道圍巖應力發生重新分布，其周邊出現應力集中，側墻巖體受力增加，當側墻巖體的原生裂隙在隧道頂板(即隧道上方巖體)與隧道底板(即隧道下方巖體)夾持作用下的損傷積累到一定量值時，隧道側墻便會失穩，從而出現拉裂-滑移式剪切破壞或單斜面剪切破壞。其中，當側墻巖體中存在拉裂面時，隧道側墻便會發生如圖1-1所示的拉裂-滑移式剪切破壞，此時偏壓隧道1的隧道側墻圍巖2中發生拉裂-滑移式剪切破壞的區域為側墻拉裂滑移坍塌區3-1，q為隧道頂板作用于隧道側墻圍巖2上的均布壓力；當側墻巖體中不存在拉裂面時，隧道側墻便會發生如圖1-2所示的單斜面剪切破壞，此時偏壓隧道1的隧道側墻圍巖2中發生單斜面剪切破壞的區域為側墻單斜面坍塌區3-2。

盡管目前在軟巖隧道圍巖變形及支護技術方面取得了較多的研究成果，關于軟巖隧道塌方和底鼓的研究也較為深入，但對于軟巖隧道中常見隧道片幫災害的研究尚不多見，現場的片幫處治措施仍依賴于施工經驗，治理效果也并不理想。尤其是對隧道側墻失穩的軟巖隧道而言，幾乎沒有可借鑒的施工經驗。并且，當所施工軟巖隧道為偏壓隧道時，由于地形不對稱或者地質巖層因素造成隧道結構兩面荷載不對稱，就形成了偏壓，兩側隧道側墻的圍巖失穩狀態不一致，隧道側墻穩定控制施工難度更高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種偏壓隧道側墻穩定性控制施工方法，其方法步驟簡單、實現方便且使用效果好，根據隧道側墻失穩判斷對偏壓隧道的隧道側墻支護體系所采用的支護結構進行設計，并能有效控制偏壓隧道側墻圍巖變形破壞，并且施工成本低。