隧道围岩构造软岩大变形发生机理及分级方法
2021-01-25张广泽邓建辉徐正宣张志龙贾哲强
工程科学与技术 2021年1期
张广泽,邓建辉,王 栋,,张 茹,徐正宣,张志龙,冯 君,任 利,贾哲强,
(1.中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都610031;2.四川大学深地科学与工程教育部重点实验室,四川成都610065;3.四川大学水利水电学院,四川成都610065;4.四川大学建筑与环境学院,四川成都610065)
近年来,随着交通、水利、能源等领域地下工程建设的快速发展,涌现出大量深埋长大隧道。复杂的工程地质条件与特殊的围岩力学性质致使隧道围岩大变形问题十分突出,严重制约隧道工程的施工建设安全与长期运营稳定。尤其是对于建设在高地应力或新构造运动活跃地区的隧道工程,围岩大变形问题更加凸显,例如:奥地利Tauern隧道和Arlberg隧道、日本Hasan隧道[1];以及中国西部山区兰新铁路的乌鞘岭隧道[2],兰渝铁路的木寨岭、两水、毛羽山和新城子隧道[3-5],丽香铁路的中义隧道[6],成兰铁路的杨家坪、平安、松潘和茂县隧道[7-9]等铁路隧道均出现了不同形式和程度的围岩大变形问题,给工程安全建设与运行带来了重大挑战。
目前,工程界和学术界基于发生机制和破坏特征给出了围岩大变形的定性认识。一般认为围岩大变形是一种由极限剪应力失稳蠕变而导致的时效变形行为[10],是一种具有累进性和明显时间效应的塑性破坏,显著区别于岩爆、围岩坍塌、滑动等围岩破坏形式[11]。事实上,早在1946年,Terzaghi[12]就提出挤出性岩石和膨胀性岩石的概念;Aydan等[13]认为岩石挤出现象是原岩应力下围岩的一种力学表现,而膨胀现象是一种化学过程;……
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