高地应力软弱围岩挤压型变形

高地应力软弱围岩挤压型变形中铁西南院

王建宇2015-1-7跨度为10m断层带

径向位移100cm（印度）拆换扩挖跨度16m木栅隧道乌鞘岭隧道

最大埋深1100m地段水平收敛最大值cm部位F4影响带32.4墙腰千枚岩93.2拱腰板岩47.4拱腰F7右线71.6拱腰F7左线120.9拱腰围岩“大变形”的不同类型类型机理条件变形特征围岩压力松散型松散、离层支护刚度不足支护施作不及时支护和围岩不紧贴变形突发性位移速率递增松散压力膨胀型体积膨胀膨胀性矿物地下水变形无明显的优势部位和方向底鼓形变压力（swellingpressure）挤压型

剪切滑移高地应力软弱围岩变形有明显的优势部位和方向一般边墙收敛较大形变压力（Genuinepressure）松散型变形跳跃型Ⅰ安全Ⅱ警戒Ⅲ坍塌向上反弯挤压性围岩定义ISRM

Barla1995剪切滑移量级

时效围岩裁挤压毕性的设判定难挤育压性围岩惑分级Nc挤压性等级<0.4强烈0.4~0.8中等0.8~2.0轻微>2.0无挤压性挤压葛性指物标NcJe紫th膜wa后e肢t约al它.刻19匠84等级ⅠⅡⅢⅣⅤfewminorsevereVerysevereExtremesevereNc>0.370.22~0.370.16~0.220.11~0.16<0.11

εt(%)<11~2.52.5~5.05.0~10.0>10.0Ho拦ek岂2抽00族0

2因素分级

岩块强度σci

完整性vp

岩体强度σcm不能散套用挥隧规岛围岩程分级胜！σcm的估满算miHo想ek执-B携ro哥wn常数内摩碍擦角岩芯案三轴是试验怀或定未性描的述Br抵ow拌n盐19膛97GS忆I地质女强度汁指数岩体-岩块晒差异Ho壶ek猴1吨99偿8Ho康ek戏a谜nd姓M留ar夺in联osJe建th恶wa律e禾t炭al床.Si片ng朗h江et皂a软l.各种忘完整吨岩石像常数mi取值块状钱节理席岩体殃地质型强度澡指数岩体类别（见表2.2.3）取值A和

B采用砂岩数值C将砂岩数值降低

20%同粉砂岩全值平均D将砂岩数值降低

40%同粉砂岩全值平均E将砂岩数值降低

40%同粉砂岩全值平均F将砂岩数值降低

60%同粉砂岩全值平均G采用粉砂岩或页岩数值H采用粉砂岩或页岩数值混和扑岩体sci和mi用加与权平隶均（刃例如逃对复屋理岩辩）工程魄措施加强向支护拦强支致硬顶型钢卡钢架仆（大腾型号暂小贵间距盾纵触撑）超前勒支护静小导孕管煌管田棚二衬唤紧跟消除测大变恶形？支护狐拆换断面扩挖×强支辅硬顶不能“消振除大厦变形袭”δσ0pi=σ0δ=0pi=σ0δ

pipi=f(δ)σ0虚拟清算例圆形腿断面D=1否3mH=6揉50南mγ=2走0k帽N/欢m3σm=1大.0藏4M冈Pa筛,λ=1童.0Nc=σm/γ渴H=0汪.0益8令δe=1腰0c学m按Ho苗ek解，pi/p0=0撑.2茧4pi=3结.1其2M絮PaH1碌75A=睬51体.4物3c牲m2按每究延米2榀，型钢灵应力19旧71记.6容MP协a实际发屈服惠强度23糠5M警Pa荒唐咳的结航论：每延章米17榀?！Ho淘ek解目标（安岗全朽质量棍）消除肆变形？控制完变形（变阿形速败率衰军竭）支护初不拆胸换断面填不扩退挖衬砌著不留枝后患关键牛措施1.可让蹲型支地护2.预留仙变形甘量3.二衬各合理友施作馋时机×Ge盯ne涉ra摔l雀re竟po仿rt护o迈n赴co胡nv拥en惩ti筹on仰al糖t臭un伶ne蜜ll惠in福g稿me阶th排odIT蛇A伍re闻po吸rt爪№额00躁2胁Ap呀ri热l逆20晴091.可让阅型支耍护可缩姜性钢血架U型钢国产U型钢In法nt絮al隧道12员75划6m可让毫性支茎护原烫理pypy-滑动勤抗力D=谋10给H翅=4犬00宜m穗a鞠rg颜il个la绑ce缴ou剂s家ro责ckpy=0贩.6盟MP免a(滑移升抗力吓）控制贼流变股时效W.花Wi爷tt塘ke算例连续邪介质汁假定?溃散美，坍挎塌可让扫性≠弱支钞护可让贼性≠自由仪释放先柔犬后刚U型钢封钢架关键纲参数NyΔ

Ny接头滑动抗力随机发生的松散压力荷载

ps=(0.5~1.0)Dγ

Δ

滑移量根据预测的变形量设置

k>1U型钢猫可缩遗性钢抹架参帜数计悲算E=1摘.5念GP此aμ=0著.4c=0锅.1皮8M散Paφ=2弊7°H=4撑00激mγ=2扑0谅kN惑/m3λ=0泄.6蚀67堪25灶0k剧m/阳h客专淡双线踢断面支护情况滑让位移(cm)最终位移(cm)最大显现位移(cm)钢架最大应力(MPa)钢架总收缩量（cm）拱顶边墙拱顶边墙无支护6065.82×U2924.638.425.538.829.1290182接头贷计算

接头轴向力

N=pl×0.5D×1×0.5=591kN松散压力荷载2×辩U2惹9σma陕x=2深90冷MP羊aΔe=2利9.俩1c惨m滑移香收缩愈总量=1扒82尸cm；接头表承载沫力60赴0k仅N，据机此设铲定卡块缆紧羽固力可缩米性构庭件LS站C蜂窝姐式其实么，可推让式做支护漏理念并不屠新鲜！fr榴om民H错ei堡se设&咬H伙er政bs川t19档13！可缩饮型接款头19伙32To刮us努sa层in搂t-勒He脾in症tz振ma业nn觉.G.秤An雕ag匆no保st色ou皆a阿nd伤L.霜Ga搞nt带ie权ni际.斥De据si远gn余a娇nd撤a坟na秒ly苗si热s捷of昆y晌ie蹈ld猜in闹g践su遍pp梢or冻t矛in耍s骆qu斧ee忍zi舞ng皮g资ro搭un下d(C甘).山//答Pr义oc踢1潮1thIS勾RM鸟c面on盯gr偿es切s.垫L颜is鹊bo喷n状:J纤ul狱y9袋-1狠3,洋20义07艳.恒阻劣大变斗形支迹护性括能国坦内外组对比02040608012侨014段016称0025507510台012群515遇017骆520淹022理525蛙027梦530导032接535我037岁540游042啄5位移(m仿m)拉力(k刻N)45艇047专550喂0普通的锚杆加拿对大MC李B3酷3型Co竖ne欧bo享lt新型排恒阻渠大雨变形况锚杆澳大疯利亚Ro拿of闸ex锚杆郭志最飚20仍11喷射混凝土滑移套砂浆滑移前滑移后自由谦段前耐久讲性问径题？纤维慈喷混穷凝土钢纤炸维合成蛋纤维纤维晚混凝意土结弟构技烛术规饱程CE变CS棍3艺8:辰20骨04阻裂劈燕性能防止偷收缩密实神度耐久张性裂后吴韧性吸收孩变形脆性栽材料韧性坐材料软弱汪围岩傲支护挤压重型大写变形但岩皂爆防寻范工例按可陕让性跟原则俱处治Go筐tt查ha羞rd系B可as享e康Tu腥nn悬elSe崭dr驳un工区1.否1k浊m强烈安挤压避性径向认掌子较面圆形尤断面预留袖变形炉量70搞cm2×里TH炮44（U型钢舱）可只缩性罩钢架12皂m的径隙向锚费杆掌子轰面锚帖杆18吃m，每6m打设绿一次各；钢架施接头逼滑移羡到位咐（距沫掌子世面75比m），痒用喷公混凝轧土覆境盖滑让席段内揪视情腹况补腿充支馒护监测攀径向予位移最大75趴cm平均20项~3倍0c泻m,日本北陆合新干情线役饭百山隧吼道临泥罢岩支护组分锚杆钢架纤维喷混凝土模注混凝土注支护1√H20025cm支护2√H12512.5cm仰拱1H20025cm距开挖面2.0m仰拱225cm早强，掺纤维距开挖面3.5D二衬30cm多层喊支护（先柔末后刚京）仰拱贱先行（衬负砌结验构后仰闭合倾）仰拱顺先行北陆浸新干夏线乓饭山跪隧道舞挤字压型晴变形蹄段泥岩H=拴20董0m第一护层仰算拱25双cm纤维真喷射姐混凝雄土+H顾20蛇0型钢距开即挖面拢仅2.量0m每施待工环场节长4.温0m第二卵层仰取拱25驳cm早强仗模注钉纤维飘混凝霉土距掌克子面3.祖5D（D为隧他道直持径）塑性篮区位策置（自捐重应程力）E=花1.其5G招Pa，c=潮0.加18底MP籍a，φ=周27涉°γ=2贸0汽kN读/m3，μ=捞0.阶4，λ=栗0.毁66无7，H=翠30仗0m，半缎径5mp00.帅67p0塑性充区位鲜置素逼描图模型吨试验N.删Ba赴rt扔on铁科预院西鞠南所变形蛮的优嫁势方膛向：水平勺方向边墙沟曲率2.最终船变形钳量预公估预留惹变形般量计算岭分析Ho和ek（20萝00）烛轴对退称FE懂M解析拍解Du劫nc桂an与F液am放a继(1测99彻3)扬,C晋ar趟ra踩nz孔a-崖To吨rr队es参a峰nd肚F即ai复rh隶ur飘st挠(带19基99馆)pi=0pi=?等级ⅠⅡⅢNc0.5~0.250.25~0.15<0.15

εt(%)3~55~8>8乌鞘锤岭特厘长铁迷路隧惹道修掠建技允术P1经46西南片交大闭出版连社20剂06资料渠源自Ve巴ne屈zu父la，In扶di今a，中阔国台要湾共16座隧电道统计浅分析等级ⅠⅡⅢⅣⅤfewminorsevereVerysevereExtremesevereNc>0.370.37~0.220.22~0.160.16~0.11<0.11

ε

(%)<11~2.52.5~5.05.0~10.0>10.0乌鞘祥岭隧制道Ho压ek（20批00）●数据波采集待手纷段监控改量测半技术●监测斗数据闯的判梅释和腊反馈反分皆析技伯术力学蒸行为核材凉料和丑环境宽参数经验议方法数据饼处理章准士则和炼阈值着力算在监孔测数震据判惹释上溪有所钳突破实用扫化的庭判释羞系统●监测陷自动减化？采集-传输-预警实时加，在融线，扔可视传感肉器工短作环捞境怜监辞测对牛象的休不确遵定性位移纱量测芹判释安目标1.围岩心稳定假性评墓估坍塌饶预警2.最终样变形知量预芽测净空胳变化3.变形肃速率悔衰减变形眼时效二衬预形变画压力罩耐久联性显现满位移渴最终遵值预叠测回归灭曲线阔双向场外延um∞=A逸失自位移的补烛足甜曲妈线向怕左外催延分步山开挖辨全断窝面形清成处韵埋设叨测点Nck0.080.940.1290.670.2070.670.3670.60水平筑位移k值的哥选取拱顶详沉降k=0挤.9刘志医强回归谅函数槐的选量择Pa触ne膊t-挂2式Pa冲ne废t-葵1式1.连续辛介质蛛数值蜂解对矩应2.水平才渐近们线疾位移卖最终卡值A=壤um∞3.外延缘瑞性逸失边位移双曲伐线回归液函数函数Panet-1Panet-2双曲线表达式最终位移u∞mAA

1/B

u∞u∞p变形衰减时间

tsH=掠196m，炭质绑板岩祝极御破碎Is(5弃0)=0趟.9嘱5M朴Pami=4，GS贞I=12,工例大沟阀庄斜坝井6+源60回归函数数据当前