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全風化砂頁巖地層隧道二次襯砌開裂成因研究 ∗
Research on the Causes of Secondary Lining Cracking of Tunnel in Fully Weathered Sand Shale Ground
PDF全文閱讀
崔建航1 , 張曉平1 , 汪祥國2 , 吳英淑3 , 李玉生4 , 樊文勝4 , 肖敏4 , 翁賢杰4
( 1. 武漢大學土木建筑工程學院 ，湖北 武漢 430000;
2. 中鐵十一局集團第二工程有限公司 ，湖北 十堰 442000; 3. 江西省交通運輸科學研究院有限公司 ，江西 南昌 330200; 4. 江西省交通投資集團有限責任公司，江西 南昌 330025)
摘 要： 全風化砂頁巖隧道施工過程中 ，圍巖過度變形易引發隧道二次襯砌開裂，嚴重影響施工安全和線 路運營。本研究以白竺三號隧道為研究對象，通過現場裂縫調查和斷面輪廓檢測等技術手段，結合隧址區圍巖 狀況和水文地質條件，采用數值模擬等方式綜合分析了隧道二次襯砌開裂的原因。研究結果表明： 隧道襯砌受 到軟巖膨脹力和水壓力的共同作用，以及襯砌兩側圍巖性質差異所帶來的圍巖應力不平衡釋放，最終導致縱向 裂縫產生； 隧道的環向、斜向裂縫可分成三個區段，左右兩側區段對應彎矩超出開裂彎矩，裂縫主要為受彎破 壞產生，中間區段受力狀態復雜，裂縫可能是受彎、受拉和偏壓共同作用導致。
關鍵詞： 公路隧道； 風化砂頁巖； 二次襯砌開裂； 成因分析
中圖分類號： U455. 91
文獻標志碼： A
文章編號： 1005-8249 (2023) 03-0003-08
DOI : 10. 19860/j.cnki.issn1005-8249.2023.03.003
CUI Jianhang1 , ZHANG Xiaoping1 , WANG Xiangguo2 , WU Yingshu3 , LI Yusheng4 ,
FAN Wensheng4 , XIAO Min4 , WENG Xianjie4
( 1. School of Civil Engineering , Wuhan University , Wuhan 430072 , China;
2. China Railway 11th Bureau Group Second Engineering Co. Ltd. ，Shiyan 442000 , China;
3. Jiangxi Transportation Institute Co. Ltd. ，Nanchang 330200 , China;
4. Jiangxi Provincial Communications Investment Group Co. Ltd. ，Nanchang 330025 , China)
Abstract：During the construction of fully weathered sand shale ground tunnel, excessive deformation of surrounding rock is prone to cause the cracking of tunnel secondary lining. It will seriously affect construction safety and tunnel operation. The present study takes the Baizhu No. 3 Tunnel as the research object. By means of field crack investigation, section profile detection and other technical means, combined with surrounding rock conditions and hydrogeological conditions of tunnel site, numerical simulation is used to comprehensively analyze the causes of secondary lining cracking. The results indicate that the tunnel lining is subjected to the combined action of soft rock expansion force and water pressure, as well as the release of surrounding rock stress imbalance caused by the difference in the properties of surrounding rock on both sides of the lining, which eventually leads to the formation of longitudinal cracks. The circumferential and oblique cracks of the tunnel can be divided into three sections, and the corresponding bending moment of the left and right sections exceeds the cracking moment. The cracks are mainly generated by bending failure, and the stress state of the middle section is complex. The cracks may be caused by the combined action of bending, tension and bias.
Keywords : highway tunnel; weathered sand shale ; cracking of the secondary lining; cause analysis
?基金項目： 湖北省自然科學基金杰出青年基金(2021 CFA081 ) ; 江西省交通投資集團有限責任公司科研項目“ 全風化頁巖不良地 質隧道開挖施工及其誘發的災害控制關鍵技術研究 ”(2021 C0005) 。
作者簡介： 崔建航 (1998—) , 男，碩士 ，主要從事地下工程方面的科研工作。
通信作者： 張曉平 (1982—) , 男，教授 ，博士 ，主要從事地下工程 、巖土力學及工程地質等方面的研究工作。
收稿日期： 2023-01 -10
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