管片襯砌配合陶?？蓧嚎s層的支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用
    胡雄玉，何川，楊清浩，吳迪
    摘要：提出了一種適用于深部蠕變地層TBM工法隧道的管片襯砌配合陶?？蓧嚎s層的讓壓支護(hù)技術(shù)。通過模型試驗(yàn)研究了陶?？蓧嚎s層的讓壓效果,在此基礎(chǔ)上針對(duì)圍巖蠕變特性和陶粒可壓縮性建立了圍巖、陶?？蓧嚎s層和管片襯砌三者間相互作用的理論模型,得到了不同隧道埋深和不同厚度的陶粒填充層時(shí)圍巖變形和管片襯砌支護(hù)應(yīng)力隨時(shí)間的變化規(guī)律,確定了深部蠕變地層確保管片襯砌長期安全的陶粒可壓縮層最小填充厚度的計(jì)算方法。研究結(jié)果表明:陶粒內(nèi)部蜂窩狀孔隙構(gòu)造使其具有高可壓縮層性,可以有效地吸收圍巖蠕變變形,消減管片襯砌支護(hù)壓力,改善其受力特性;理論模型可以有效地分析圍巖、陶?？蓧嚎s層和管片襯砌三者間相互作用關(guān)系,對(duì)于管片襯砌壁后填充陶?？蓧嚎s層的厚度設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。研究結(jié)果對(duì)未來TBM工法在深部蠕變地層修建隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)具有一定參考價(jià)值。
    對(duì)于處于深部蠕變地層的盾構(gòu)隧道，采用常規(guī)單層管片襯砌輔以注漿的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式時(shí)常常難以適應(yīng)其高地應(yīng)力、圍巖蠕變環(huán)境，襯砌結(jié)構(gòu)的安全面臨考驗(yàn)。提出了采用一種內(nèi)部具有蜂窩狀孔隙構(gòu)造的陶粒作為讓壓材料，填充管片襯砌壁后超挖間隙實(shí)施讓壓的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式。建立了圍巖、陶?？蓧嚎s層和管片襯砌三者間相互作用的理論模型，確定了陶?？蓧嚎s層的厚度設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算方法，獲得了如下結(jié)論：
    陶粒的內(nèi)部蜂窩狀孔隙構(gòu)造使其具備高可壓縮層性，壓縮率可達(dá)55%，是一種新型讓壓材料。
    填充陶粒下管片襯砌最大軸力值較注漿下減小43%，最大正彎矩值較注漿下減小55%。可見，壁后填充陶粒對(duì)減小管片襯砌內(nèi)力效果明顯，陶?？蓧嚎s層具有較好的讓壓效果。
    考慮圍巖蠕變效應(yīng)下，陶粒可壓縮層同樣可以有效地吸收圍巖蠕變變形，消減管片襯砌支護(hù)壓力，改善其受力特性。
    陶粒填充層厚度越大，其讓壓效應(yīng)越明顯，填充厚度超過一定值后，其讓壓效應(yīng)不再增大；陶粒峰值強(qiáng)度越高，其讓壓效果越差，需要填充的厚度越大。
    對(duì)特定的盾構(gòu)隧道工程，要根據(jù)其埋深和圍巖參數(shù)確定其是否為大變形隧道及隧道的蠕變特性，在此基礎(chǔ)上根據(jù)襯砌所能承受的極限荷載采用理論模型計(jì)算陶粒的填充厚度和峰值強(qiáng)度，最后確定盾構(gòu)機(jī)的超挖量。

本文由 武漢陶粒廠家 整理編輯。