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连拱隧道施工监测与围岩稳定性的探究

时间:2022-04-02 08:41:00 浏览次数:

zoޛ)j馟iiiZ工作是应用工程类比法与数理初步分析法进行,通过隧道建设的过程对围岩的量测所得的信息,然后分析、综合判断所得的数据,从而提高对围岩稳定性的监测的技术,完善连拱隧道设计,再采取合理的、科学的施工对策,保证连拱隧道的安全建设。新奥法监测工作不仅在施工之前要开展,它也贯穿着整个施工过程,一方面对围岩的稳定性进行监测,另一方面还对支护结构的合理性问题进行检验。所以说,监测工作是监视设计是否合理、建设是否正确的重要保障。

对连拱隧道的施工进行监测,有助于了解围岩的动态、掌握支护结构工作状态,;通过检测结果的分析和总结,对设计进行修改,对隧道建设的施工过程进行指导,并预测未来的险情和事故,防患于未然;同时还可以积累大量的指导资料,为以后的隧道建设提供参考,作为以后设计、施工的类比依据;为确保隧道的安全提供可靠的信息,为二次衬砌提供合理的支护时机;还可以把它作为原始依据,方便进一步的理论研究。与此同时,位移速率也是判断围岩未定性的重要手段之一,(图1)为隧道周边的相对位移值需满足要求:

3 围岩稳定性探究

连拱隧道作为地下工程,所处的环境比较复杂,所以,在隧道建设的可行性以及设计、施工和使用年限过程的分析中,都要把围岩的稳定性作为思考的重要一环。从力学的观点上看,连拱隧道之所以失去了稳定性,是由于围岩的应力水平达到甚至超过了岩体的强度范围,以致形成了一个连续贯通的滑动面和塑性区,并渐渐产生较大的移位,最终导致全部失稳。

3.1 围岩稳定性问题存在原因

围岩稳定性又叫围岩自撑能力,它是围岩依靠自身的强度来保持平衡的能力。在工程岩体中,一方面,岩体的力学特征表现出非常复杂的非线性和时间效应两个问题,即流变特性,这主要是由于岩体中普遍存在着断层、裂隙、节理、软弱夹层和蚀变带等地质结构面而造成的。另一方面,对软弱岩体而言,其本身就具有很大的流变性。因此,为了能针对这些问题采取有效的工程对策,我们应该根据围岩岩体流动变形带来的具有不同特征的变形现象和破坏现象进行研究,分析岩体变形的程度,以及岩体变形的原因、发展趋势和最终状态。

然而,我们需要注意的是,围岩和支护衬砌结构的变形,都是蠕变形的,对软弱围岩或者节理裂隙发育的岩体,其蠕变性就更加显著。因此,我们在实际的连拱隧道施工过程中,不仅要考虑围岩的弹塑性,还要考虑围岩变形的时效性,这样才能做到科学合理的进行连拱隧道建设。

因此,对围岩稳定性的探讨,实际上就是对围岩岩体介质的应力和变形进行分析和探讨。围岩失稳是一个相当复杂的、非线性科学问题,通常会伴随着变形的非均匀性、非连续性和大移位等特点。

3.2 围岩稳定性判别标准

由于连拱隧道开挖的跨度比较大,施工工序繁多,开挖与支护相互交错,因此,围岩的应力变化和衬砌荷载的转换十分复杂,特别是连拱隧道中的中墙受力问题,存在着压、扭、弯、拉、剪等等情况。另外,在连拱隧道的施工过程中,由于围岩的应力分布、以及衬砌受力等变形状况不明显,很难辨析,所以左右洞施工时,对中墙的影响难以把握,使隧道施工变形和围岩稳定控制的难度加大,稍有不慎,就会造成隧道塌方,直接威胁着施工人员的生命安全。

所以,围岩稳定性的判别参考标准,是比较复杂的,因为影响围岩稳定性的既有客观原因,也有主观原因。为了保证能够与实际的标准比较符合,我们可以根据这三个判别标准进行综合分析。第一,是根据实测位移或预计最终位移值判别;第二,根据位移变化速率判断;第三,根据位移变形加速度判断。首先,很据实测位移或预计最终位移值进行判断。以某一个临界值作为参考,在连拱隧道建设开挖的过程中,若发现量测的位移超过了参考值,或者根据已回归函数预计最终位移,就表明在连拱隧道的建设过程中,围岩的稳定性不高,需要加强支护。其次,根据位移变化速率判断。在施工过程中,根据工程的特点和围岩的相关条件,从而制定本工程的位移临界变化速率的标准。最后,根据位移变形的加速度判断。当围岩趋于稳定时,那么位移的速率就会不断下降,表明支护也是安全的;当变形速率保持了长时间的稳定,则应该及时对施工程序进行调整,并加强支护系统的强度和刚度;当变形速率慢慢增加时,则表示围岩已经到了危险的地步,其状态已经非常的不稳定,施工人员必须立即停工,对围岩进行加固。

结束语

在很多特殊地形的情况下,修建连拱隧道是一种很有效的方法。但是不可否认的是,在连拱隧道施工监测中,围岩的稳定性如何,直接影响了工程质量和人民的生命财产。因此,我们应该在实践中,对连拱隧道施工的监测和围岩稳定性进行更深入的探讨和研究。

参考文献

[1] 黄润秋,肖华波.浅埋双连拱隧道围岩—边坡体系变形机理及稳定性研究[J].工程地质学报,2008(5)

[2] 王亚琼,谢永利.连拱隧道在我国的发展与研究[J].公路,2008(6)

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