盾构原位拆解纵向卸荷对管片结构和围岩的影响及加固措施研究

盾构原位拆解纵向卸荷对管片结构和围岩的影响及加固措施研究
彭祖昭1，李向海2，王维1，何悦1
(1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都610031;2.中国铁建大桥工程局集团有限公司，天津300300)
[摘要]依托新街台格庙矿区1号矿井主斜井工程，通过数值模拟手段，探索了盾构原位拆解中纵向卸荷对管片结构和围岩的影响规律，提出相应的加固措施，并建立加固后的纵向卸荷数值模拟模型，分析了加固效果，确定合理的施工措施。结果表明：未加固的情况下，纵向卸荷后最大、最小主应力和位移的最大值还有塑性区的分布转移至掘削面上前方，围岩和管片结构的位移明显增加，最大、最小主应力明显减小；加固后，围岩和管片结构的位移及增幅明显降低，主应力降幅增加，且最大值转移至掘削面的下前方。

内容摘抄：

1工程概况
新街台格庙矿区位于鄂尔多斯市境内，行政隶属鄂尔多斯市伊金霍洛旗和乌审旗，是神华神东矿区周边唯一尚未开发的大型整装煤田。本工程为新街台格庙矿区1号矿井的主井，穿越表土层、白垩系、侏罗系安定组、休罗系直罗组、侏罗系延安组。本试验工程1标段为新街台格庙矿区1号矿井的主斜井，试验斜井采用双模式TBM(具有土压平衡模式和单护盾TBM模式两种掘进模式，以下简称TBM)掘进施工，斜井坡度为-10.5%(6°下坡)，长度为6553m,埋深688m,斜井内径6.6m,管片厚350mm,宽1500m。盾构拆解位置埋深为690.3m,所处地层主要为砂质泥岩、细粒砂岩与泥岩互层、中粒砂岩和粗粒砂岩，属于V~W类围岩，岩体质量中等，岩层总体上为软弱~半坚硬，遇水易软化，易分化，为不稳定岩层~中等稳定岩层。
2加固前纵向卸荷对结构及围岩的影响
2.1数值模拟模型
本工程盾构拆解位置处于埋深达690m的深部围岩中，如图1所示，通常数值模拟中采取的对所有地层进行建模分析的方式不再适用，通过对地质勘探资料的分析，获取盾构拆解所在地层的地应力场情况（见表1），因此只需建立盾构拆解处局部的数值模型，再根据勘察所得地应力场数据，可以反演出该区域的地应力场，得到合理的计算模型。拆解处围岩为侏罗系中下统延安组砂岩与泥岩互层，具体力学参数如表2所示。根据数值模拟中模型尺寸效应，本文所建立的数值模型尺寸为40m×50m×75m(宽×高×长)，模型中隧道中心距模型底边和侧边都为20m,距模型顶面为30m。

3纱向卸荷的加固措施及分析
3.1加固措施的选择
由上面的分析可知，盾构原位拆解过程中纵向卸荷主要对开挖面上部土体应力及位移的影响较大，结合锚杆提高围岩自身性能承载力的作用以及喷射混凝土封闭围岩，防止围岩进一步劣化的作用，本工程中对开挖面的支护应以锚杆支护为主，喷射混凝土支护为辅。

4结语
本文通过数值模拟手段分析研究了盾构原位拆解纵向御靴学过程，探索了盾构原位拆解纵向卸荷的过程对围岩及管片结构的影响，提出并分析了相应的加固措施，得到以下结论。

（略）

投稿会员：可爱莹