王明年教授-高地应力隧道大变形机理及控制措施.pdf

西南交通大学 Southwest Jiaotong University 高地应力隧道大变形机理及 控制措施 主讲人：王明年 教授、博导 电 话 E-mail ：1653325765@ 西南交通大学地下工程系 2016年10月 四川·成都 西南交通大学 提纲outline Southwest Jiaotong University 一 隧道大变形 二 隧道大变形破坏形式及成因分析 三 高地应力隧道大变形机理分析 四 高地应力隧道大变形控制技术及措施 西南交通大学 Southwest Jiaotong University 一、隧道大变形 1、隧道大变形简介 2、国内外典型大变形隧道 3、隧道大变形影响因素 4 、高地应力隧道大变形定义及特征 5 、高地应力隧道大变形分级 1 隧道大变形简介 隧道大变形目前尚无统一定义。 挤压变形岩石是指含有相当数量黏土矿物的岩石，变形行为会以“不容易察觉的 Terzaghi 体积增加缓慢地侵入隧道净空。挤压变形的先决条件是岩石中高含量的具有膨胀 性细微或亚微云母矿物和黏土矿物”。 日本 根据相对应变分为无挤出NS 、轻微挤出LS 、中等挤出FS 、严重挤出HS 、最严重 (Ö Aydan, 挤出VHS 。 et al.) 《铁路隧道设 岩石强度比（Rc/σ1 ）小于4时为极高应力，软质岩在开挖过程中位移极为显著， 计规范》 甚至发生大位移，持续时间长，成洞性差； （TB10003- 岩石强度比（Rc/σ1 ）为4～7时为高应力，软质岩在开挖过程中位移显著，持续 2005 ） 时间长，成洞性差。 大变形是相对正常变形而言，正常支护位移上限取为预留变形量的0.8倍，即单线 铁二院 隧道13cm、双线隧道25cm ，高地应力隧道位移上限取为正常支护位移上限的2倍， 即单线隧道25cm、双线隧道50cm 。 ………….. 主要包括3种类型： ①高地应力作用下的挤压变形；②膨胀性围岩的膨胀变形；③断层破碎带的松弛变形 2 国内外典型大变形隧道 （1）普通围岩大变形隧道 一般断面（50㎡）级别：Ⅴ级、Ⅵ级围岩 大断面及特大断面（50㎡）级别：Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级围岩 （2 ）特殊围岩大变形隧道 特殊围岩分类方法包括： 太沙基分级方法：覆盖厚度中等的挤压变形缓慢岩层、覆盖层较厚的挤压变形缓慢岩层和膨胀性地 质条件 日本铁路隧道方法：高地应力条件下的塑性化围岩和未固结围岩 其他特殊围岩方法：强膨胀岩（土）、第三系富水弱胶结砂泥岩、岩体强度应力比小于0.15 的极高 地应力软岩等 隧道特殊围岩类型的典型失稳模式 3 隧道大变形影响因素 32座隧道统计情况 高地应力是造成隧道大变形的主要影响因素。 4 高地应力隧道大变形及特征  定义： 挤压性大变形通常为高地应力引起的大变形，是指围岩具有时效的大变形，其本质上是岩体内 的剪应力超限而引起的剪切蠕动，变形可发生在施工阶段，也可能会延续较长时间。  4个主要特征： ①变形持续时间长。②变形量值大。③变形存在显著部位，一般边墙收敛较大。挤压大 变形的变形显著部位集中在拱腰以下墙脚以上的两侧边墙。④变而不塌，没有突变。  5座典型隧道：