2012年10月上第41卷第374期
施工技术
CONSTRUCTIONTECHNOLOGY
炭质页岩小净距隧道围岩变形规律研究
段宝福，翁现合
（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）
【摘要】以潮北宴家隧道工程为例，结合现场施工监测，采用有限元程序对节理围岩隧道施工进行模拟，对节理围岩隧道的开挖对地层扰动的范围进行定量确定。对小间距双线隧道在炭质页岩条件下节理面上游隧道先行施工进行数值模拟，将实测数据与数值模拟进行对比，总结出炭质页岩小间距隧道左右洞有施工差别时围岩变形规律。【关键词］隧道工程；炭质页岩；围岩；变形；数值模拟
[【中图分类号]TU454；U459.2
【文献标识码］A
[文章编号】1002-8498(2012)19-0087-03
ResearchonTheSurroundingRockDeformationLawof
Carbon Shale Small Interval Tunnel
Duan Baofu,Weng Xianhe
(Shandong Prorincial Key Laboratory of Ciil Engineering and Disaster Prevention and Mitigation,
Shandong Unitersity of Science and Technology, Qingdao, Shandong266590,China)
Abstract: Taking the Hubei Yanjia tunnel project as an example, the construction of jointed surrounding rock tunnels was simulated using finite element software and the range of disturbance caused by the excavation was quantatively determined.Numerical simulations were also performed for the upper tunnel under carbonaceous shale in small interval tunnel and simulation results were compared against site measurement. Conclusions were drawn regarding the principles of tunnel surrounding rock deformation when the two holes are constructed differently.
Key words:tunnels; carbonaceous shale; surrounding rock; deformation; numerical simulation
→当开挖断面距离较小时，隧道之闻相互影响较为明显，使得后行开挖润室在掘进时，先行洞围岩变形还未稳定就分担附加的围岩应力。《公路隧道设计规范》JTGD70一2004中对分离式独立双洞当围岩等级为V级时，规定其双洞最小间距为2.5B（B为隧道开挖断面的宽度）；与此同时，层状岩体广泛存在于岩土工程中，在同-层理面各个方向的矿物成分及物理力学性质大致相同，但在垂直于层理方向上的力学性质却有着很大差异。正是由于软弱节理面的存在，使得层状岩体表现出来的力学行为较为复杂，隧道围岩稳定性可能由岩体强度和结构面强度共同控制，这与二者的物理力学性质及
应力状态有关。 1工程概况
工程位于湖北省谷竹高速公路第34标段，为单向双车道并行隧道。隧道岩体介质为中风化炭质页岩，节理产状为：走向270°，倾角48°，其中走向与
【收稿日期】2012-02-13
【作者简介］】段宝相，博士，副教授，E-mail:wengxianhe2006@126.com
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隧道清室轴线基本平行。围岩类别主要为直，V， V级围岩。双洞净距为18m，断面形状为三心圆曲墙式，开挖毛洞宽B=12.5m，洞高H=10.5m，双洞净距为20m，按照新奥法采用台阶法进行施工。初期支护由锚杆、喷射混凝土、钢筋网、钢拱架组成，二次衬砌为模注混凝土，两洞相邻侧采用加长锚杆方法以加固中间岩体。宴家隧道出口由于左洞围岩较破碎，施工缓慢。右洞围岩较好，开挖超前于左洞100多m。ZK227+160—ZK227+167段，设计为Ⅲ级围岩，实际揭露围岩为IV级围岩。2011年7 月11日在ZK227+160设置沉降与收敛观测点并观测初始值，截止7月18日在进润该断面拱项累计沉降8.73mm（1/3U=16.67mm，U为变形控制值），累计沉降量在3级管理范围以内，沉降变化曲线如图1所示。两洞开挖断面拱腰处均产生较大变形，并伴有裂缝，施工方及时采取初支补强加固措施。 2
建立数值模型
由于节理走向与隧道洞室轴线基本平行，节理应力场在隧道纵向上保持不变，因此，数值计算采