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隧道建设（中英文） 2022年第S01期42卷 301-311页

作者：王如磊王志杰徐海岩中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 四川农业大学土木工程学院四川都江堰611830 四川农业大学村镇建设防灾减灾四川省高等学校工程研究中心四川都江堰611830

为解决全风化红砂岩地层隧道在开挖过程中出现的掌子面失稳问题,以浩吉铁路阳城隧道为工程依托,利用现场调研、室内试验以及数值模拟等多种研究方法,对全风化红砂岩地层隧道掌子面的变形特征及控制技术进行系统研究。结果表明:1)掌子面... 详细信息

为解决全风化红砂岩地层隧道在开挖过程中出现的掌子面失稳问题,以浩吉铁路阳城隧道为工程依托,利用现场调研、室内试验以及数值模拟等多种研究方法,对全风化红砂岩地层隧道掌子面的变形特征及控制技术进行系统研究。结果表明:1)掌子面挤出位移主要集中在掌子面高度3~10 m的位置,掌子面最大挤出位移出现在上台阶和中台阶交界位置。2)拱顶沉降主要发生在已开挖段和掌子面前方约1倍洞径处,其预变形量占总变形量的比值均在40%以上,最大达到78.33%。3)掌子面前方核心土挤出变形曲线的变化趋势从快速减小到缓慢减小,直至减小为零,大致将其分为强影响区、弱影响区和无影响区3个区间,影响范围为5.8~19.2 m。4)阳城隧道采用超前水平旋喷桩和三台阶预留核心土法可以较为有效地控制掌子面的挤出变形,实际施工中,建议在采取降水措施的情况下将2种控制措施配合使用。

关键词：铁路隧道全风化红砂岩掌子面变形超前水平旋喷桩三台阶预留核心土降水

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全风化红砂岩隧道支护结构安全性研究——以浩吉铁路阳城隧道为例

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隧道建设（中英文） 2020年第S02期40卷 23-31页

作者：王志杰蔡李斌徐海岩王士明王成邓宇航西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 浩吉铁路股份有限公司北京100073 中国铁路设计集团有限公司天津300142

为进一步探究全风化红砂岩地层条件下隧道开挖过程中的支护结构受力特征,依托浩吉铁路阳城隧道进行现场监测,基于监测结果对支护结构的安全性进行研究。研究结果表明:1)围岩偏压严重且有向洞内挤压的趋势,三台阶施工及复合式衬砌能够保... 详细信息

为进一步探究全风化红砂岩地层条件下隧道开挖过程中的支护结构受力特征,依托浩吉铁路阳城隧道进行现场监测,基于监测结果对支护结构的安全性进行研究。研究结果表明:1)围岩偏压严重且有向洞内挤压的趋势,三台阶施工及复合式衬砌能够保证隧道结构的稳定性。2)初期支护与二次衬砌间的最大接触压力值仅为围岩与初期支护间最大接触压力值的22.4%,初期支护承担荷载大于二次衬砌,二次衬砌主要作为安全储备。3)喷射混凝土最大压应力为极限强度值的41.3%,最大拉应力为极限抗拉强度的88.0%,格栅钢架最大压应力为极限抗压强度的53.8%,二次衬砌最不利位置的安全系数为28.55,支护结构具有较大的安全储备。4)喷射混凝土和格栅钢架的协调性较好,实际工程中可充分利用初期支护对围岩变形进行控制。

关键词：铁路隧道全风化红砂岩初期支护二次衬砌结构安全性现场监测

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全风化红砂岩地层隧道掌子面稳定性及控制技术研究

全风化红砂岩地层隧道掌子面稳定性及控制技术研究

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作者：王如磊西南交通大学

学位级别：硕士

随着中国经济快速发展的同时,大量的基础建设尤其是铁路隧道的修建成井喷式增长,在如此之多的隧道修建的过程中,不可避免的会遇到各种各样的软弱围岩地段,开挖过程中极易出现掌子面失稳的情况,给施工带来了极大困扰。全风化红砂岩是一... 详细信息

随着中国经济快速发展的同时,大量的基础建设尤其是铁路隧道的修建成井喷式增长,在如此之多的隧道修建的过程中,不可避免的会遇到各种各样的软弱围岩地段,开挖过程中极易出现掌子面失稳的情况,给施工带来了极大困扰。全风化红砂岩是一种成分复杂,结构多变,具有特殊力学性质的岩土材料,具有遇水软化、易崩解的特征,稳定性较差,在隧道施工期间红砂岩遇水后极易出现流砂、失稳现象。而目前针对全风化红砂岩地层隧道掌子面稳定性的研究几乎没有,在全风化红砂岩隧道中施工的关键技术还不够成熟,缺乏一些较为可靠的施工对策。因此,本文依托浩吉铁路阳城隧道,采用现场调研、文献调研、室内试验、数学模型以及数值模拟等多种研究方法,对全风化红砂岩地层隧道掌子面的稳定性及控制技术进行了研究,主要研究工作如下:（1）开展全风化红砂岩室内物理力学试验。通过室内基础物理试验对原状土的含水率、天然密度、颗粒密度以及最优含水率等物理参数进行了测定,得到全风化红砂岩原状土的相关物理特性。并将原状土重塑成不同含水率的重塑土,通过固结压缩试验和直剪试验,得出了不同含水率下的重塑土的压缩模量、粘聚力以及内摩擦角。（2）基于室内试验的结果,采用数值模拟手段,建立了全风化红砂岩地层隧道开挖模型。从掌子面挤出位移、掌子面前方变形、拱顶沉降、掌子面前方应力以及掌子面前方塑性区五个方面,对不同埋深以及不同含水率下全风化红砂岩地层隧道掌子面变形特征进行对比分析。（3）基于突变理论,以掌子面特征点位移作为失稳判据,对不同含水率下掌子面的稳定性进行了分析,通过强度折减法进行折减计算,构建出掌子面特征点位移与折减系数的关系曲线,然后根据突变理论中的尖点突变模型,找出突变点,其对应的折减系数即可认为是掌子面的安全系数。（4）针对掌子面稳定性控制技术进行研究,对掌子面稳定性控制原理进行了分析,并对不同控制措施进行了简单介绍,最后根据阳城隧道实际控制措施的实施情况,采用数值手段对采用控制措施后掌子面的变形情况及稳定性进行了对比分析。

关键词：全风化红砂岩铁路隧道掌子面稳定性突变理论控制技术

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含水率对全风化红砂岩地层隧道围岩变形影响研究

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铁道标准设计 2020年第5期64卷 108-114页

作者：王志杰徐君祥李瑞尧唐力徐海岩西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031

全风化红砂岩胶结程度极差,水敏感性高,遇水易软化崩解,隧道开挖过程中极易产生大变形,探究含水率对该地层隧道施工影响极有必要。以蒙华铁路阳城隧道为依托,通过现场试验、室内试验及数值模拟对全风化红砂岩隧道在不同含水率下的变形... 详细信息

全风化红砂岩胶结程度极差,水敏感性高,遇水易软化崩解,隧道开挖过程中极易产生大变形,探究含水率对该地层隧道施工影响极有必要。以蒙华铁路阳城隧道为依托,通过现场试验、室内试验及数值模拟对全风化红砂岩隧道在不同含水率下的变形特征进行研究,并针对性提出加密降水措施。研究结果发现:全风化红砂岩存在最优含水率,当围岩含水率在12.74%左右时,围岩岩性较好;数值模拟显示围岩处于最优含水率时,围岩变形最小。由天然含水率加密降水至最优含水率附近可有效减少围岩变形量,降低幅度可达40%~50%;现场采取加密降水后能有效控制围岩变形,实测值与数值模拟值拟合较好,最大偏差10%左右,证实数值模拟有相当可靠度。

关键词：铁路隧道含水率全风化红砂岩围岩变形降水措施

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