浅埋大断面公路隧道渐进破坏规律与安全控制
来源：中国血液净化杂志2019年第12期北京时间：
作者：武松, 汤华, 罗红星, 戴永浩, 邓琴
单位：1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430071;2. 中国科学院大学, 北京 100000;3. 云南省交通投资建设集团有限公司, 云南 昆明 650200;4. 云南大永高速建设指挥部, 云南 大理 671000
摘要：围绕浅埋大断面公路隧道渐近破坏过程与机制，以大永高速公路甸头隧道下穿大西二级公路工程为背景，开展了室内相似模型试验与现场监测分析。针对不同围岩级别条件（Ⅳ<sub>3</sub>，Ⅴ<sub>1</sub>和Ⅴ<sub>2</sub>），分析了隧道毛洞开挖过程中围岩应力和位移变化规律，提出了基于变形差率的隧道施工安全控制指标，隧道施工现场监测验证了该指标的科学性，保障了隧道施工安全。研究结果表明：①隧道的破坏首先发生在拱顶位置，随着隧道的不同分部的开挖，破坏区向拱肩和地表扩展；围岩级别为Ⅳ<sub>3</sub>时，隧道开挖后围岩形成一定厚度的塌落拱，塌落拱高度约为0.67<i>M</i>（<i>M</i>为隧道最大跨度）；围岩级别为Ⅴ<sub>1</sub>和Ⅴ<sub>2</sub>时，隧道开挖将引起围岩坍塌，形成塌方等较严重事故。②隧道开挖过程中，在开挖卸荷作用下，隧道产生不同程度的收敛与沉降，Ⅳ<sub>3</sub>比Ⅴ<sub>1</sub>，Ⅴ<sub>1</sub>比Ⅴ<sub>2</sub>，Ⅳ<sub>3</sub>比Ⅴ<sub>2</sub>最大地表变形分别减少了63.0%、20.0%和70.4%；隧道开挖应力变化方面，Ⅴ<sub>1</sub>比Ⅳ<sub>3</sub>，Ⅴ<sub>2</sub>比Ⅴ<sub>1</sub>，Ⅴ<sub>2</sub>比Ⅳ<sub>3</sub>最大应力变化量分别减少了43.5%、23.0%和56.5%，且Ⅳ<sub>3</sub>，Ⅴ<sub>1</sub>和Ⅴ<sub>2</sub>围岩级别下隧道开挖过程应力和变形影响范围逐个增大。③采用模型试验手段，通过计算典型测点沉降差与测点距离的比值——变形差率，分别探讨Ⅴ<sub>2</sub>，Ⅴ<sub>1</sub>和Ⅳ<sub>3</sub>围岩级别的浅埋隧道施工安全控制标准。隧道施工现场监测结果表明，对于Ⅴ<sub>1</sub>级围岩浅埋隧道，当隧道地表横向和纵向变形差率均小于10 mm·m<sup>-1</sup>，可防止公路地表裂缝的产生。研究成果对于浅埋大断面公路隧道施工与安全控制具有重要意义。
关键词：隧道工程,浅埋隧道,模型试验,围岩级别,台阶法,变形差率,安全控制
基金资助：云南省交通运输厅科技项目（（2016）140（A））
