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水平泥砂互層圍巖隧道受力特性及穩(wěn)定性分析*
Analysis of the Mechanical Characteristics and Stability of Horizontal Mudstone-Sandstone Interbedded Surrounding Rock Tunnel
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劉立宏
(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043)
摘 要：水平層巖結(jié)構(gòu)特殊，分布廣泛，施工中極易發(fā)生離層、掉塊等工程事故，分析互層狀水平層巖隧道的受力特性和穩(wěn)定性對(duì)于隧道設(shè)計(jì)和施工意義重大。從水平層巖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)拱頂?shù)碾x層及塌落拱的形成進(jìn)行理論分析，建立簡(jiǎn)化的梁模型和薄板模型，對(duì)水平互層圍巖隧道受力特性和穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)性對(duì)比分析，推導(dǎo)出了水平層巖可承受的最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和最大變形值表達(dá)式，較好的解釋了拱頂水平層巖受力后的變形以及破壞過(guò)程。模型計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、數(shù)值模擬結(jié)果，在量級(jí)與趨勢(shì)上基本一致，顯示出及時(shí)支護(hù)、控制拱部變形的重要性。
關(guān)鍵詞：公路隧道；水平層狀圍巖；受力特性；穩(wěn)定性分析
中圖分類號(hào)：U451
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
文章編號(hào)：1005-8249(2024)02-0058-07
DOI：10.19860/j.cnki.issn1005-8249.2024.02.011
LIU Lihong
（China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi￠an 710043,China）
Abstract: Horizontal rock is special and widely distributed,and engineering accidents such as separation and falling block are easy to occur during construction.Analyzing the mechanical characteristics and stability of interlayered horizontal rock tunnel is of great significance for tunnel design and construction. Based on the structural characteristics of the horizontal layer rock, the formation of the separated layer of the arch roof and the collapse arch are analyzed theoretically ,a simplified beam model and a thin plate model are established,t he mechanical characteristics and stability of the horizontal interlayer surrounding rock tunnel are systematically compared and analyzed,and the expressions of the maximum normal stress, maximum shear stress and maximum deformation value that the horizontal layer rock can withstand are derived.The deformation and failure process of the arch roof horizontal layer rock under stress are explained. The results of model calculation, field measurement and numerical simulation are basically consistent in magnitude and trend, which shows the importance of timely support and control of arch deformation.
Keywords：highway tunnel;horizontal layered surrounding rock;mechanical characteristics;stability analysis
基金項(xiàng)目：陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022SF-198)。
作者簡(jiǎn)介：劉立宏（1990-），男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：隧道與地下工程設(shè)計(jì)研究工作。
收稿日期：2023-11-21
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