水平頁巖隧道底鼓機理及控制技術(shù)研究.pdf

1、采用室內(nèi)巖石物理力學(xué)性質(zhì)實驗、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方法，對馬嘴隧道出口左線水平頁巖底鼓機理、影響因素、底板頁巖巖層極限承載力及塑性區(qū)深度進行研究。在對水平頁巖隧道底鼓機理正確認識的基礎(chǔ)上，提出了底板錨桿注漿+反底拱相結(jié)合的返修處治方案，采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對處治前后效果進行對比分析和現(xiàn)場驗證，得出如下結(jié)論：
　?。?）馬嘴隧道底鼓機理在于：①仰拱開挖后未進行有效及時地支護，封閉圓環(huán)②仰拱底板水平，無弧形，不

2、能形成反拱，受力條件差③隧道開挖后，由于頁巖巖層較薄、層理發(fā)育、層間粘結(jié)力小，當(dāng)巖層在較高的水平應(yīng)力作用下，受到的拉應(yīng)力大于自身抗拉強度時，底板巖層自深部逐漸發(fā)生離層、斷裂，破碎的頁巖巖塊向隧道內(nèi)自由空間不斷涌入，持續(xù)發(fā)展，形成撓曲褶皺型底鼓。
　?。?）馬嘴隧道發(fā)生底鼓的主要原因在于：圍巖強度低、水理作用、圍巖蠕變、底板巖層缺乏支護，以上各因素互相作用，致使降低頁巖巖層強度，最終導(dǎo)致底鼓產(chǎn)生，其中，底板巖層彎曲產(chǎn)生的底鼓量占總底

3、鼓量62.31％，是引起底鼓的最主要因素。
　　（3）根據(jù)板殼理論，建立底板巖層四面壓曲破壞的力學(xué)模型，推導(dǎo)出根據(jù)底板巖層臨界荷載，也即發(fā)生撓曲破壞的判斷條件。由表達式可知：底板巖層褶皺破壞不僅與底鼓段的長度與寬度有關(guān)，而且還與底板巖層的分層厚度有關(guān)。此外隧道開挖產(chǎn)生的塑性區(qū)范圍除與頁巖的內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角φ有關(guān)，還與原巖應(yīng)力大小有關(guān)。
　?。?）提出采用錨注加固、反底拱與鋼筋混凝土相結(jié)合的新方案，運用FLAC3D數(shù)值模擬軟