公路隧道新奥法施工围岩位移时空效应分析.pdfVIP

公路隧道新奥法施工围岩位移时空效应分析 1 1 2 翁其能 ，田卫明 ，史爱民 (1.重庆交通大学土木建筑学院，重庆 400074 ；2.重庆高速公路集团有限公司渝东建设分公司，重庆 401147) 摘 要：隧道工程作为一种特殊的工程结构体系，隧道一经在地层中开挖，地层中的原状力学便会被打破并进行 调整，应力的释放与调整必将导致围岩的变形，而这个变形在时间与空间上都有着相对独立的特性。隧道的这种 变形正好体现了隧道围岩及隧道支护的工作状态，新奥法隧道正是通过围岩及支护的变形观测来掌控结构本身的 工作状态，以达到安全施工的目的。本文通过分析围岩变形的特点，结合某隧道量测剖面的实测数据，分别对围 岩变形的空间效应和时间效应进行了分析，探讨了空间效应和时间效应相分离时隧道围岩及支护的变形特性，并 就现场的变形情况进行了单独的分析。分析结果表明隧道围岩及支护的协同变形有单独的时间和空间效应，其变 化有相应的规律，分析结果有利于施工监控量测时对数据的分析和判断，并有助于现场施工的安全性与科学性。 关键词：隧道施工；围岩位移；空间效应；时间效应；流变性 中图分类号：U45 文献标识码：B 新奥法的设计工作是在其理论基础的指导下，参考 翼，地下水主要为岩溶裂隙孔隙水和基岩裂隙水。隧道 已建工程的设计参数进行初选设计后，再通过施工过程 限宽10.25m （0.75＋0.5＋3.75×2＋0.75＋0.75），净高7.0m ， 对围岩的量测分析来完善设计。因此，量测工作是监视 建筑限界高度5.0m 。施工中根据地层情况，采用上下台 设计、施工是否正确的眼睛，是监视围岩是否安全稳定 阶法和全断面法两种开挖法。 的手段，它伴随着施工的全过程，是新奥法的灵魂。围 2 围岩变形时空效应 岩不仅是荷载的来源，而且有一定的自承载能力，它的 力学基础是支护变形和支护反力曲线。为此需要掌握围 隧道工程是一种特殊的工程结构体系。从岩体力学 岩和支护的应力状态，进行动态管理，根据量测信息， 的角度看，它是处于与围岩相互作用的体系之中的结构 科学施工；量测数据经过分析处理，预测和确认隧道围 物；从地质力学的角度看，它是处于千变万化的地质之 岩最终稳定时间，指导施工顺序和施作二次衬砌的时 中的工程单元体。在这样的岩体和地质体中，隧道一经 间；根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分 开挖，其中所包容的原状力学体系便被打破，四周原有 析，检验和修正施工预设计；已有工程的量测结果，可 的受力状态已经改变。随着开挖断面增大或者深度的增 以间接地应用到其他类似工程中，作为设计和施工的参 长，这种改变也将不断地延续。在支护敷设后的一段时 考资料。开展隧道监测工作，不但可以为遂道的动态设 间内，虽然受力状态已发生改变，但是支护与围岩体之 计和信息施工提供依据，确保施工的安全，还可以为遂 间的力的作用还没有达到最终平衡。随着时间的推移， 道设计理论的发展积累经验，因而具有重要的意义。 根据得到的信息对支护再作若干变动，这种受力状态的 改变才逐渐停止，支护与围岩体间力的作用体系逐渐达 1 工程概况 到最终平衡。由于开挖面的空间约束作用，洞室开挖后 分界梁隧道是位于重庆境内奉节至云阳段的一条特 围岩应力释放不是在瞬间完成，而是受到开挖面的约束 长隧道，该隧道是国家重点公路杭州至兰州高速公路的 影响，应力逐步释放，直到开挖面空间约束效应完全消 关键工程之一，按分离式双洞单向行驶设计。沿线地质 失，围岩应力才得以全部释放。所以，在岩石地层中开