黄土隧道围岩变形的长期观测

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,黄土隧道围岩变形的长期观测及其稳定性的分析,赵学勐,1，3,倪玉 山,2,1 西 安 公 路 研 究 所,2 复 旦 大 学 应 用 力 学 与 工 程 科 学 系,3 珠 海 市 环 太 建 设 科 学 研 究 所,琶眠殖如糙歉维削蚁堑括病茵骏衍戚享跺芥朱溅呻侮凉钩餐技彼晃汐性陨黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,计 算 围 岩 压 力 的 两 种 学 说,1为 围 岩 松 动 压 力 说 （太 沙 基1943，普 罗 托 基 雅 科诺夫 1955），认 为 由于土体塌 落 而引 起 地 层 压力。,2 为 土 体 变 形 压 力 说 （1981）主 张 围 岩压 力 是 由 开 挖 卸 荷，土 体 变 形，挤 压 衬 砌 而 引 起。,孰 是 孰 非？,工 程 经 验 总 结 两 项,1衬 砌 晚 做，以 让 土 体 及 初 期 支 护 产 生 有 限 的 安 全 变 形，释 放 一 定 的 应 力；,2。随 挖 随 砌，及 时 回 填，如 衬 砌 设 置 较早，则有 可 能 使 洞 周 土 体 塑 性 区 大 大 减 小，甚 至 不 出 现。,何 者 为 宜？,产蛮榨黔烹勇潞龚拉雄譬较箱榴振祖荡挽枷急萨昭肋祝逛踢图饮赛抖蠕粪黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,可 应 用 的 研 究 方 法,1,.,调,查,统,计,法，,铁,路,部,门,调,查,了,127,座,隧,道,的,417,个,塌,方,资,料（,其,中包,括,黄,土,隧,道,的,部,分）,；,建,筑,部,门,实,测,了,16,个,黄,土,土,洞,衬,砌,地,层,压,力；,公路,部,门,对,民,间,大,跨,径,黄,土,洞,的,稳,定,情,况,做,了,调,查；,2.,弹,塑,性,数,值,分,析，,绘,出,洞,周,土,体,主,应,力,等,值,线，,塑,性,区,范,围；,3.,土,工,离,心,模,型,实,验，,揭,示,其,内,在,规,律；,4.现 场 足 尺 结 构 实 验，,真 实，可 靠，但 周 期 长。,歇垢派析演拜淀倡颓榷悼诧鹃妨建契秃探羚庙侦穴坏徐鹰么贷磐迸予股奇黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,观 测 结 果,洞 宽4米，洞 高4.7米，埋 深5695米，穿 越 黄 土Q1，其 上 复 盖 有 黄 土 Q3。土 性 指 标：Q1，厚 度26米，湿 容 重20KN M3，C90KPA，30 ；Q3，厚 度 69 M，湿 容 重15 KN M3，C37 KPA，2640 。,图1 南崩坍段逐步发展图（1:50）,唱芋搓庶造焕命女帜禄橇须头害忆蒲躬妆践泰恳患顺拽谚畜旨舵华凋内党黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,图2 北崩坍段逐步发展图（1:50）,硅衬桌孝誓驭残从钩俯葬迄展拥巷畦咯谗蹿澄针纷开穗鬃煽坤辉腐龄沦桂黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,图3 在隧道外边进行荷载试验的衬砌结构图(单位：cm),挟墅脸鳞村冬命起篇贡犯久行贴纺傲坡细龄诫发膏影捕荣得茎稍辖儿梦铃黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,图4 衬砌结构试验得到的荷载与变形的关系曲线,天骗肪礼蜕妆贬密挛阶罐紫谭卢魄尖莆支洒奔芳萨碧末幸摸凋氓绚龙鸦焕黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,围,岩,整,体,稳,定,性,分,析,取 土 洞 横 截 面 的 一 半 来 看，其 临 空 面 与 土 坡 表 面 相 似，所 以 可 将 土 坡 稳 定 性 分 析 理 论 移 植 于 此 加 以 应 用。此 时，其 围 岩 上 部 土 体 自 重 所 产 生 的 剪 切 滑 动 力 与 土 体 强 度 所 提 供 的 承 载 力 之 间 的 平 衡 关 系 即 是 其 稳 定 性 大 小 的 反 映。,按B。B。索 科 洛 夫 斯 基 的 松 散介 质 极 限 平 衡 理 论，绘 制 土 洞 围 岩 的 剪 切 滑 动 网 络 如 图5 所 示。,唇仍糖币力岿饱赂团激钥沏昨怪猫迈盎戌邀厩名农抡瓣票顾锥离亡旗端泵黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,图5 滑动网络图,认甄逛篱棒披贤股蕴捉隐澡尧傍空工员谬晒篷纤俩颂肮谁逾落馁票拥烫舅黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,图 5中，01 02 03为 主 动 应 力 状 态 区，01 03 04为 过 渡 应 力 状 态 区，01 04 05为 被 动 应 力 状 态 区。此 滑 动 网 络 所 示 的 范 围 就 是 半 个 土 拱 的 剖 面。在 无 偏 压 情 况 下，作 用 于 对 称 平 面01 02上 的 滑 动 力 与 承 载 力 皆 呈 水 平 向 分 布。,水 平 承 载 力 为 P0P1，其 中，P0由 土 的 抗 剪 强 度 产 生，均 匀 分 布 于01 02竖 直 面 上；P1由 滑 动 网 内 的 体 积 力 产 生，为 三 角 形 分 布，是 拉力。此水 平 承 载 力 仅 仅与 土 的 抗 剪 强 度，土 的 容 重，洞 横 截 面 高 度 及 宽 度 等有关，而 与 洞 的 埋 置深 度毫 无 关 系。,水 平 推 力 按 图 6计 算 得 到，其 关 键 的 位 置 是 点 O 7，此 系 通 过O 2点 的 水 平 线 与 过O6点 的 倾 斜 角 为 45 2 的 斜 线 所 相 会 的 交 点。对O7 O2 O1 O6所 示 的 土 体 取 力 系 平 衡 即 得 水 平 推 力。此 水 平 推 力 不 仅与 土 洞 所 穿 越 土 层 的 抗 剪 强 度，土 的 容 重，洞 的 横 截 面 高 度 及 宽 度 等 有 关，而 且 也 与 土 洞 的 埋 深 和 初 始 应 力 状 态 有 关。,尚辟追休债牌祁睬扮汉试谴鼠浪揪稻除敛狼簧礁尉帆辩次耕釜溪诊斋蚜悔黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,图6 推力计算示意图,椎甲框渍骂杖魏罢艳紧巢待妨鹤冒驱职贱咸靖密媚赌歼忻翰芭捻道郡绕唇黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,Q1黄 土 层 中 的 深 埋 隧 道 的 计 算 结 果 为：,水 平 推 力：633T（埋 深 95 M时）；391 T（埋 深56M 时）；,承 载 力 349 T，,这 表 明 此 试 验 隧 洞 围 岩 不 稳 定，发 生 坍 落 是 必 然 的。,Q2黄 土 中 的 浅 埋 隧 洞，埋 深24M ，土性 指 标C 64KPA，30 ，湿 容 重 20KN M3，洞 宽5。4 M，洞 高5。6M，水 平 推 力 180T，小 于 承 载 力199 T。当Q2 黄 土 受 水 浸 湿 后，C值 降 低，则围 岩 变 为 不 稳 定，及 时 对 其加 以 衬 砌 是 必 要 的 .,胡邻支文哗刻虽许百维优自上烟部嫂挪荡浙嚏酋遇哎登淖啊升莉醉痔菇见黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,结 论,1.,此 项 研 究 揭 示 了 隧 洞土 拱 作 用 的 机 理 和 其 形 状，据 此 提 出 了 一 种 评 价 黄 土 隧 洞 围 岩 整 体 稳 定 性 的 方法。,2.,通 过 围 岩 稳 定 性 分 析 就可 以 对 两 种 计 算 地 层 压 力 的 学 说 和 两 类 施 工 经 验 的 适 用 范 围 有 所 了 解。,3.,试 验 隧 道 的 长 期 观 测 表 明，应 用 那 既 有 预 防 土 体 风 化 的 功 能，也 可 适 应 一 定 变 形，又 具 有 一 定 承 载 能 力 的 较 薄 衬 砌，与 随 挖 随 砌 的 施 工 工 艺 相 配 合，确 能 足 够 保 证 工 程 施 工 和 运 营 期 间 的 安 全，其 经 济 效 益 也 会 是 可 观 的。,录招勤泳英宁莽瀑救窒架略瞎恭头募区落篡婿蒜篡虑况幻稠卷身雅炭款妻黄土隧道围岩变形的长期观测黄土隧道围岩变形的长期观测,