滇中芹河隧洞軟巖破碎段圍巖大變形與支護結構相互作用研究

付 敬,吳 帆,張雨霆 ,覃 然

(1.長江科學院 水利部巖土力學與工程重點實驗室,武漢 430010; 2.云南省滇中引水工程有限公司,昆明 650205)

0 引 言

滇中引水工程為大(I)型工程,具有規模大、線路長的特點,穿越大量“滇中紅層”分布區及沿線分布的第三系沉積盆地,軟巖及軟弱土體地層分布廣泛。“滇中紅層”軟巖主要指滇中紅層中的泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖等泥質巖類,該類巖石成巖作用差、富含泥質,常表現出較差的工程地質特性:強度較低,變形模量小,流變效應明顯。隧洞占線路總長的86.5%,軟巖大變形是困擾隧洞建設中安全施工的主要難題之一[1]。由于軟巖變形機理復雜多變,施工中缺乏有效的預防和控制措施,因此,開展圍巖大變形的機制研究,有效預防軟巖大變形引起的工程安全問題具有非常重要的現實意義。

多年來,國內外學者通過理論分析、現場試驗、數值模擬等不同途徑對軟巖變形控制問題進行了系統的研究,取得了豐富的研究成果。張翔等[2-6]對滇中紅層工程地質特性開展一系列的專題研究工作,較系統地總結了云南省內紅層軟巖的分布、工程地質特性,得出紅層軟巖抗剪、抗壓強度低,隨著黏土礦物及泥質含量的增加,物理力學性質逐漸降低,紅層軟巖蠕變效應明顯;杜學才等[7-12]采用數值方法和室內試驗探究軟巖隧洞圍巖的蠕變特性,探討蠕變參數變化規律與蠕變變形機制的關系,進一步揭示隧洞圍巖的蠕變破壞機理;楊啟貴等[13-16]對深埋軟巖隧洞的合理支護時機和支護強度進行了探討和研究,綜合考慮施工進度與安全,通過對災害的發生機理進行研究,通過現場試驗,對隧洞支護設計方案進行優化,提出應對災害的關鍵施工技術。……