负泊松比锚索超大断面隧道围岩大变形控制体系

作     者：张君宝 李昌存 李韫芃 郭爱鹏 余浩然 陶志刚 ZHANG Jun-bao;LI Chang-cun;LI Yun-peng;GUO Ai-peng;YU Hao-ran;TAO Zhi-gang

作者机构：华北理工大学矿业工程学院唐山063200 深圳市综合交通设计研究院有限公司深圳518003 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点试验室北京100089 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2022年第22卷第17期

页      面：7155-7164页

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：岩土力学与工程国家重点实验室开放基金(Z020007)。 

主　　题：隧道工程 围岩稳定 室内试验 锚索特性 数值模拟 

摘      要：为解决传统吸能锚索不能解决超大断面隧道软弱围岩隧道大变形的问题,首次提出将负泊松比(negative Poisson s ratio,NPR)锚网索支护体系应用于超大断面隧道支护措施中。依托侨城东路隧道东线标准段为工程背景,通过实地勘察,室内试验和理论分析的方法,从围岩岩性、物理力学特性以及水文地质条件方面,揭示了侨城东路隧道围岩大变形机理;通过室内试验得到NPR锚索物理力学特性并构建本构模型;再利用Rhino软件建立隧道以及初期支护模型、FLAC_(3D)软件进行模拟计算,对比分析无锚索、泊松比(Poisson s ratio,PR)锚索、不同排距NPR锚索4种方案围岩应力、位移、变形破坏规律。基于以上研究成果,进行室内相似比物理模型试验进行对比验证。结果表明,NPR锚网索支护体系相比普通锚网索支护能够有效地控制超大断面隧道软弱围岩大变形,不仅为侨城东路北延通道工程的施工及初期支护提供了数据支撑,也为类似条件隧道的围岩变形控制奠定了理论基础。