强风化泥岩地层下大跨度隧道洞口段施工力学特征研究

作     者：李霞 方全波 侯殿军 范婷婷 匡钎 

作者机构：山东高速工程建设集团有限公司 

出 版 物：《湖南交通科技》 (Hunan Communication Science and Technology)

年 卷 期：2024年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：山东省工信厅技术创新项目(202060101409 202060103144) 

主　　题：隧道洞口段 围岩变形 支护结构应力 归一分析法 数值模拟 

摘      要：为提高强风化泥岩地层下大跨度隧道进洞安全性和设计参数合理性,基于云南新楚大高速公路古城隧道,采用现场实测和数值模拟的方法,对强风化泥岩地层下大跨度隧道洞口段施工力学特征进行了系统研究,结果表明:(1)随时间和施工进度的发展,地表沉降、初期支护变形和初期支护应力的日变化率分别由6%/d、7%/d、4.8%/d降低至1%/d以下;(2)洞口K185+220～235超浅埋段围岩的前期变形率较大,第1周和第3周的变形量分别为30%和80%以上,而洞口K185+240～248浅埋段围岩第1周和第3周的变形量仅为15%～35%和50%～70%;(3)地表沉降、初期支护变形和围岩压力最大值并非位于隧道拱顶中心处,而是位于拱顶右侧上覆土厚度最小位置;(4)拱顶部位初期支护各构件表现出明显的受力协调性,中台阶开挖前,拱顶部位初期支护各构件应力达到二次衬砌施工前总应力的15%～35%;下台阶开挖前,达到总应力的60%～80%;仰拱开挖前,达到总应力的75～85%。相比之下,拱腰和拱脚部位初期支护各构件的受力协调性则不明显,各构件应力随施工工序的变化较大,其中拱脚处钢架净空侧的应力变化最为频繁。研究成果可为该工况下隧道洞口段支护参数优化和预留变形量设计提供依据。