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作者：陶志刚;于海军;雷啸天;杨晓杰;李勇;郭爱鹏;霍树森;袁博;张艳阳;
单位：中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室;中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院;华北理工大学矿业工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;应急管理部国家自然灾害防治研究院;
摘要：针对软岩地下工程围岩大变形的工程难题,以海东隧洞某支洞为研究对象,通过电子显微镜(SEM)对典型围岩微观孔隙特征进行分析,建立了高预应力长短锚索协同支护力学模型,结合现场围岩松动圈测试结果以及隧洞围岩压力计算,确定并验证了长短锚索支护参数,提出了适用于大变形段的高预应力长短锚索支护方案。进一步采用数值模拟方法,系统分析了构造应力作用下围岩大变形及长短锚索协同支护机理。研究结果表明:海东隧洞某支洞DLⅡ11+080断面围岩主要为钙质页岩,裂隙发育、孔隙度高、结构疏松,微观层状结构导致岩石脆弱,易受外力作用破坏。单一长度短锚索无法对围岩进行有效支护,采用长短锚索加强支护能够发挥协同作用,其中短锚索主要减少初期塑性变形,长锚索提供整体约束,防止深部位移扩大。通过数值模拟研究了不同侧压力系数.和不同黏聚力下围岩塑性区及收敛变形,揭示了构造应力及围岩强度对隧洞变形的影响机制。优化后的长短锚索支护下拱顶塑性区深度相比无支护减少48.63%,比6 m短锚索支护减少44.38%。长短锚索组合支护有效改善了轴力分布的均匀性,提升了支护效果及围岩稳定性。本研究为软岩地下工程构造应力作用下大变形控制提供了科学依据和实践指导。
关键词：软岩隧洞;;构造应力;;力学模型;;变形机理;;控制技术
基金资助：国家自然科学基金铁路基础研究联合基金资助项目(U2468219)
