研究含软弱破碎层、土岩接触带、断层等特殊地质条件下隧道开挖过程中围岩的破坏特性具有重要意义。采用砂子、石膏、水泥、混凝土透水增强剂制备相似材料,在此基础上制作含软弱地层的隧道模型,模拟在软硬交接带隧道开挖之后坚硬地层的裂纹扩展特性及隧道围岩的破坏过程。研究结果表明:在软硬交接带地层开挖隧道后,坚硬地层具有一定的承载能力,但随着上覆载荷的增加,坚硬地层逐渐失去承载能力。在随着荷载增加的过程中,围岩变形量呈现出非线性增长趋势,隧道上方坚硬地层经历了从萌生微裂纹、裂隙逐渐扩展和贯通,最后产生错位破坏的过程。隧道围岩右侧靠近挡板的顶部坚硬地层出现局部掉块的现象,随着荷载的增加,拱顶位置出现大规模掉块,且上面的材料在力的挤压作用下出现颗粒的剥落,在表面形成坑槽。通过相似模型试验研究软硬交接带中隧道开挖过程中围岩的渐进破坏机制及变形特性,为特殊地层中隧道施工过程中围岩的稳定评价、支护结构设计与施工方法提供依据和参考。
浅埋微型隧道的覆盖土层对扰动变形十分敏感,对其研究主要停留在施工经验阶段,有必要从理论上对顶管施工引起的土体扰动和地表变形规律进行研究,以便估计施工对周围环境的影响及其危害的程度,从而采取有效的防治措施,避免施工病害发生。以重庆市主城区排水工程南滨路段顶管施工为例,对顶管施工引起的土体扰动和地面变形进行了数值模拟分析,得出不同厚度覆盖土层顶管施工引发的覆土层变形规律。
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