水平頁巖隧道底鼓機理及控制技術研究.pdf

1、采用室內巖石物理力學性質實驗、理論分析、數值模擬和現場調查相結合的方法，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上，提出了底板錨桿注漿+反底拱相結合的返修處治方案，采用FLAC3D數值模擬軟件對處治前后效果進行對比分析和現場驗證，得出如下結論：
　?。?）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、層理發育、層間粘結力小，當巖層在較高的水平應力作用下，受到的拉應力大于自身抗拉強度時，底板巖層自深部逐漸發生離層、斷裂，破碎的頁巖巖塊向隧道內自由空間不斷涌入，持續發展，形成撓曲褶皺型底鼓。
　?。?）馬嘴隧道發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，最終導致底鼓產生，其中，底板巖層彎曲產生的底鼓量占總底

3、鼓量62.31％，是引起底鼓的最主要因素。
　?。?）根據板殼理論，建立底板巖層四面壓曲破壞的力學模型，推導出根據底板巖層臨界荷載，也即發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，而且還與底板巖層的分層厚度有關。此外隧道開挖產生的塑性區范圍除與頁巖的內聚力c和內摩擦角φ有關，還與原巖應力大小有關。
　?。?）提出采用錨注加固、反底拱與鋼筋混凝土相結合的新方案，運用FLAC3D數值模擬軟