浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制研究与应用

作     者：王守慧 梅玉春 刘泉维 李为腾 殷险峰 王刚 李文蓄 王绪勇 秦哲 杨旭旭 冯强 张朔 WANG Shouhui;MEI Yuchun;LIU Quanwei;LI Weiteng;YIN Xianfeng;WANG Gang;LI Wenxu;WANG Xuyong;QIN Zhe;YANG Xuxu;FENG Qiang;ZHANG Shuo

作者机构：青岛地铁集团有限公司总工办山东青岛266033 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 青岛地矿岩土工程有限公司地质经营一处山东青岛2660003 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2024年第45卷第1期

页      面：131-141页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51604166) 山东省自然科学基金资助项目(ZR2022ME212) 青岛地铁集团科研项目(M6-2X-2021-174) 山东科技大学土建学院地下工程科研团队支持项目(2019TJKYTD02)。 

主　　题：预应力锚杆 主动支护 地铁暗挖车站 硬岩 大跨隧道 

摘      要：预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围岩应力补偿、块体围岩挤压成拱和危险块体控制3个方面研究浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制及理论模型,并进一步开展现场应用。结果表明:原支护方案主要沿用了土质隧道支护理念,对岩质围岩自承能力的认识和利用不充分;锚杆预应力(100 kN)使围岩拉应力区消失、塑性区大幅度减小,并使围岩结构面的法向挤压接触应力提高约0.2~0.3 MPa,有效控制结构面两侧岩体的滑移错动,提升了隧道围岩整体稳定性;建立的主动支护理论模型将传统主动支护应力补偿对象由开挖面聚焦至岩体结构面;主动支护新方案较原支护方案的支护材料减量约30%,工期缩短约17%,隧道沉降量减小约50%。