高地应力软岩隧道大变形控制技术

高地应力软岩隧道大变形控制技术第一章乌鞘岭隧道简况

乌鞘岭隧道设计为两座平行的单线隧道，两线间距40m，隧道长20.05km，基本为直线隧道；隧道洞身最大埋深1100m左右。右线隧道总工期2.5年。隧道所经地层岩性复杂，分布主要受区域断裂构造控制。主要有第四系、第三系、白垩系、三叠系、志留系、奥陶系等，并伴有加里东晚期的侵入。

隧道衬砌结构采用复合式衬砌，在本隧道最大的F7活动性断层地段(宽度800m)，考虑断层活动性及岩体十分破碎，按圆形结构断面(图1-1)进行设计；图1-1F7断层圆形断面

其他地段根据围岩性质隧道采用椭圆形断面(图1-2)。图1-2椭圆形断面

隧道辅助坑道设计按工期为2.5年考虑，设置有13座斜井和1座竖井的施工方案，在施工中又结合施组安排，又增加一座竖井(主要用于通风)和一座横洞，在2004年4月F7断层，又增设左、右线迂回导坑。

隧道最大埋深约1100m，在岭脊约7km范围分布由四条区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，地应力情况十分复杂。在岭脊地段埋深较大，岩性复杂，岩质相对较软。隧道施工中，在四条区域大断裂范围内的辅助坑道和正洞，特别在F4和F7断层及影响带、志留系板岩夹千枚岩地层，围岩破碎，洞室自稳能力极差，均发生过较为严重的变形。第二章

大变形机理

是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著的裂隙岩体或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，单轴抗压强度小于25MPa的岩石。2.1高地应力、软岩的概念(1)软岩

高地应力是一个相对的概念，它是相对于围岩强度(Rb)而言的。也就是说，当围岩内部的最大地应力σmax与围岩强度的比值Rb/σmax达到某一水平时，才能称为高地应力或极高应力，即：(2)高地应力围岩强度应力比=(2-1)

各类围岩在正常施工条件下都会产生一定的变形，隧道施工规范、新奥法指南及衬砌标准设计等对各类围岩及各种支护结构都规定有不同的预留变形量以容纳这些变形。2.2隧道大变形的概念

围岩变形量超过正常规定(20cm)的2倍(即＞40cm)时，可把围岩变形视为大变形。(a)膨胀岩的作用(1)大变形的成因

具有膨胀岩的围岩在一定条件下体积膨胀，如粘土类矿物、蒙脱石、高岭土、伊利石、绿泥石等吸水后体积可膨胀10%~20%。硬石膏遇水体积可增大60%，芒硝遇水体积增加135%。有的膨胀力可达25~45kPa。围岩膨胀使隧道周边产生大变形。(b)高地应力作用下的软岩隧道挤压变形

研究表明，当强度应力比小于0.3~0.5时，即能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。此时洞周将出现大范围的塑性区，随着开挖引起围岩质点的移动，加上塑性区的“剪胀”作用，洞周将产生很大位移。圆形隧道弹塑性解析解也表明，当强度应力比小于2时洞周将产生塑性区，强度应力比越小则塑性区越大。高地应力是大变形的一个重要原因。这又称为高地应力的挤压作用。国外几几座典典型的的大变变形隧隧道如如奥地地利的的陶恩恩隧道道(长6400m，强度度应力力比0.05~0.06)，奥地地利的的阿尔尔贝格格隧道道(长3980m，强度度应力力比0.1~0.2)，日本本的惠惠那山山隧道道II号线(长8635m，强度度应力力比0.1~0.33)。我国国南昆昆线著著名的的家竹竹箐隧隧道(长4990m，强度度应力力比0.1~0.2)都属于于高地地应力力挤压压性大大变形形。(c)局部水水压及及气压压力的的作用用当支护护和衬衬砌封封闭较较好，，周边边局部部地下下水升升高或或有地地下气气体(瓦斯等等)作用时时，支支护也也会前前半生生大变变形。。但随随着支支护开开裂，，水或或气溢溢出，，压力力减小小，变变形也也就停停止，，这种种现象象并不不多见见。①纯剪切切破坏坏(3)围岩破破坏形形式②弯曲破破坏③剪切或或滑动动破坏坏

图2-1挤出岩体中隧道破坏类型(a)纯剪切破坏(b)弯曲破坏(c)剪切或滑动破坏

最大变变形可可达数数10cm至100cm以上。。家竹竹箐隧隧道初初期支支护周周边位位移曾曾达210cm，一般般80~100cm，拱顶顶下沉沉60~80cm，隧道道隆起起80cm。堡子子梁隧隧道排排架下下沉120cm，边墙墙向下下挤进进30~40cm。关角角隧道道底鼓鼓约100cm，边墙墙向内内挤很很大。。乌鞘鞘岭隧隧道岭岭脊段段最大大水平平收敛敛达1209mm，最大大拱顶顶下沉沉367mm。平均均累计计变形形按F4、志留留系板板岩夹夹千枚枚岩、、F7几区段段分别别为90~120mm、200~400mm、150~550mm。2.3大变形形的基基本特特征(1)变形量量大家竹箐箐隧道道初期期支护护变形形速度度达3~4cm/d。奥地地利的的陶恩恩隧道道最大大变形形速度度高达达20cm/d，一般般也达达5~10cm/d。乌鞘鞘岭隧隧道岭岭脊段段变形形量测测开始始阶段段变形形速率率最高高达167mm/d，最大大变形形速率率按F4、F5、志留留系板板岩夹夹千枚枚岩、、F7几区段段分别别可达达73mm/d、143mm/d、165mm/d、167mm/d。(2)变形速速度高高由于软软弱围围岩具具有较较高的的流变变性质质和低低强度度，开开挖后后应力力重分分布的的持续续时间间长。。变形形的收收敛持持续时时间也也较长长。短短者数数十天天，长长者数数百天天，一一般也也需百百多天天。家家竹箐箐隧道道收敛敛时间间在百百天以以上。。日本本惠那那山隧隧道时时间大大于300天，阿阿尔贝贝格隧隧道收收敛时时间为为100~150d。乌鞘鞘岭隧隧道大大变形形区段段变形形持续续时间间达120d，一般般要40~50d。(3)变形持持续时时间长长喷层开开裂、、剥落落；型型钢拱拱架或或格栅栅发生生扭曲曲；底底部隆隆起；；支护护侵限限；衬衬砌严严重开开裂等等。(4)支护破破坏形形式多多样高地应应力使使坑道道周边边围岩岩的塑塑性区区增加加，破破坏范范围增增大。。特别别是支支护不不及时时或结结构刚刚度、、强度度不当当时围围岩破破坏范范围可可达5倍洞径径。(5)围岩破破坏范范围大大以圆形形巷道道在λ＝1.0，σv=σH时的情情况进进行分分析，，由弹弹性力力学可可知，，如果果处于于弹性性阶段段，则则围岩岩中任任一点点的应应力σr、σθ可用下下式表表示:2.4大变形形机理理2.4.1洞室周周边产产生塑塑性区区的条条件(2-24)以r=R0代入(2-24)式，可可得：：所以当当Rb/σv<2时，洞洞室周周边将将产生生塑性性变形形。根据圆圆形均均质地地层塑塑性区区半径径的理理论公公式：：2.4.2塑性区区的影影响因因素分分析(2-25)由上式式可知知，当当地应应力P0增大时时，塑塑性半半径Rp也增大大；当当围岩岩抗压压强度度Rb=2ccosφ/(1-sinφ)减小时时，塑塑性区区半径径也将将增大大。图2-6为乌鞘鞘岭隧隧道分分区段段塑性性区半半径与与围岩岩抗压压强度度及强强度应应力比比的关关系，，塑性性区半半径随随围岩岩强度度及强强度应应力比比的增增加而而减小小。(1)围岩抗抗压强强度Rb及强度度应力力比Rb/σvRb/MPa强度应力比051015202500.51.01.52.00510152025F7断层区段30Rp/m图2-6塑性区半径与抗压强度及强度应力比的关系图2-7为乌鞘鞘岭隧隧道分分区段段塑性性区半半径与与地应应力的的关系系，随随地应应力的的增加加，塑塑性区区半径径不断断增加加。(2)地应力力P0图2-7分区段塑性与地应力的关系图2-8F7断层区段不同侧压力系数的塑性区形状(a)λ=0.75(b)λ=1.0(c)λ=1.5根据圆圆形均均质地地层洞洞壁位位移的的理论论公式式：2.4.3塑性半半径与与洞壁壁位移移的关关系(2-26)图2-9为乌鞘鞘岭隧隧道分分区段段洞壁壁位移移与塑塑性区区半径径的关关系，，拱顶顶下沉沉与墙墙腰水水平位位移均均与塑塑性区区半径径平方方基本本成线线性关关系。。图2-9洞壁位移与塑性区半径关系当仅考考虑自自重应应力场场时，，隧道道埋深深与地地应力力成正正比。。图2-11为各区区段洞洞壁位位移与与埋深深的关关系，，洞壁壁位(1)埋深2.4.4洞壁位移的影影响因素图2-11F7洞壁位移随埋深的变化规律移随埋深增加加而增大，F7区段圆型隧道道拱顶位移大大于墙腰，其其它区段马蹄蹄型墙腰水平平位移大于拱拱顶下沉。图2-18分别为乌鞘岭岭隧道分区段段拱顶下沉及及墙腰水平位位移与强度应应力比的关系系曲线。(2)强度应力比图2-18F7洞壁位移随强度应力比的变化规律2.5乌鞘岭隧道大大变形规律2.5.1实测位移规律律(1)变形沿隧道纵纵向分布图2-19F4断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布YDK170+250+500+750YDK171+000F4断层+290+440+640+740主带影响带影响带里程YDK174+500YDK175+000+500+900变形/mm斜井开口YDK175+330板岩占50%~80%千枚岩占60%~85%兰州方向武威方向里程图2-20志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分布F7断层YDK176+800+200+400+600+800YDK177+000变形/mm影响带主带影响带里程图2-21F7断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布(2)分区段最大变变形速率与累累计变形量统统计(3)最大变形速率率与累计变形形的关系在隧道工程监监控量测中，，除累计变形形外，变形速速率是另外一一个进行围岩岩稳定性评价价的重要判别别指标。研究究最大变形速速率与累计变变形的关系也也是在施工初初期阶段进行行最终变形预预测的方法之之一。图2-23最大变形速率与累计变形的关系最大变形速率/mm2.5.2计算位移规律律(1)深部位移变化化规律图2-25为乌鞘岭隧道道F7区段洞室周边边深部位移变变化规律。。图2-25F7断层围岩深部位移变化规律洞周位移最大大，随着围岩岩深度的增加加，位移逐渐渐减少。由于于地应力水平平较高，围岩岩强度较低，，大变形的围围岩深度较大大，基本上可可达洞周10.0m左右。(2)深部相对位移移与洞室失稳稳形式图2-27为乌鞘岭隧道道各区段围岩岩深部位相对对位移的分布布规律。F7水平深部位移F7拱顶竖向深部位移图2-27各区段围岩深部位移相对变化量随深度变化规律相对位移/%相对位移/%从图2-27看出，围岩内内部位移和深深部相邻两点点相对位移沿沿深度变化曲曲线存在明显显的拐点，说说明围岩深部部位移沿深度度分布有突变变发生。因此此通过曲线拐拐点的分布规规律可以判断断出洞室周边边围岩潜在的的破坏范围。。表2-11为围岩深部位位移相对变化化量沿深度曲曲线拐点位置置、塑性区范范围和剪应力力最大等值线线范围统计。。表2-11曲线拐点位置置、塑性区边边缘和剪应力力最大等值线线位置距洞周周距离/m区段曲线拐点最大塑性区范围剪应力最大等值线范围F4竖向—6.5—水平15.517.515.5F7竖向10.816.510.8水平10.817.010.8志留系板岩夹千枚岩竖向—8.3—水平18.122.318.1第三章大大变形分级标标准大变形是相对对正常变形而而言的。铁路路隧道设计规规范、公路隧隧道设计规范范、新奥法指指南及衬砌标标准设计等根根据多年经验验及统计，对对各类围岩及及各种支护结结构都制订有有不同的预留留变形量(表3-1)以容纳这些正正常变形。3.1国内外现状表3-1预留变形量(mm)规范或标准名称围岩级别铁路单线(公路双车道)铁路双线(公路三车道)IIIIVVVIIIIIVVVI铁路隧道设计规范TB10003-200110~3030~5050~7070~10030~5050~7070~100设计确定铁路隧道设计规范TB10003-200510~3030~5050~80设计确定30~5050~8080~120设计确定公路隧道设计规范JTGD70-200420~5050~8080~120现场量测确定50~8080~120120~150现场量测确定新奥法指南—30~5050~70——50~7070~100—日本新奥法指南—25~7575~150＞150(膨胀岩)—50~150150~300＞300(膨胀岩)标准设计(专隧0014)204080120————标准设计(专隧0034)————50~100100~150150~200—(1)铁二院喻渝[1]从预留变形量量出发，取上上述正常值的的2倍作为大变形形的下限，即即：隧道施工工时，如果初初期支护发生生了大于25cm(单线隧道)和50cm(双线隧道)的位移，则认认为发生了大大变形。(2)铁二局表3-2铁路隧道大变变形的变形量量划分表单线隧道(cm)25～5050～70＞70双线隧道(cm)40～7070～100＞100大变形的等级ⅠⅡⅢ(3)重庆交通学院院表3-6公路隧道围岩岩大变形分级级方案级别主要特征一般估判变形量(mm)相对变形量(%)一级开挖后即有较大的围岩位移，且持续时间较长，喷层出现裂缝，施设初期支护力度不够15～301.5～3二级围岩延续位移较为显著，变形速度较大，喷层开裂现象较为明显，洞底有隆起现象，支护变形的程度及范围逐渐扩大30～503～5三级围岩变形显著，洞底明显隆起，喷层大多裂开剥落，并与钢架脱离，钢架等严重变形挠曲，支护变形的程度和范围进一步扩大＞50＞5(4)张祉道表3-7大变形等级之之现场判定大变形等级Ua/a(%)双车道公路隧道单线铁路隧道初期支护破坏现象轻度3～620～3515~25喷混凝土层龟裂，钢架局部与喷层脱离中等6～1035～6025~45喷混凝土层严重开裂，掉块，局部钢架变形，锚杆垫板凹陷严重>10>60>45现象同上，但大面积发生，且产生锚杆拉断及钢架变形扭曲现象综合以往的各各种大变形分分级的标准及及方法，并考考虑乌鞘岭隧隧道的具体特特点，采用综综合指标判定定法确定大变变形分极标准准。3.2乌鞘岭隧道大大变形分级标标准(1)位移量u《铁路隧道设计计规范》，对于单线铁铁路隧道VI级围岩预留变变形量上限为为100mm(2005年规范VI级围岩预留变变形量由设计计确定)，考虑到乌鞘鞘岭隧道大变变形区段为V级围岩，且洞洞径大于一般般的单线隧道道。确定三级划分分标准如表3-9所示。表3-9按位移量的变变形等级划分分表大变形的等级ⅠⅡⅢ相对位移(%)3～55～8＞8(2)强度应力比Rb/σv强度应力比大大小是隧道产产生大变形的的最直接因素素，可以不考考虑的影响，，得表3-10所示分级标准准。表3-10按强度应力比比的变形等级级划分表大变形的等级ⅠⅡⅢ强度应力比0.5～0.250.25～0.15＜0.15(3)原始地应力σv对于挤压性围围岩其抗压强强度一般小于于4.0MPa，如取Rb范围1.0~4.0MPa，[Rb/σv]λ＝0.75=0.4，则σv范围2.5~10MPa。结合工程实实例，得表3-11。表3-11按原始地应力的的变形等级划分分表大变形的等级ⅠⅡⅢ原始地应力(MPa)5~1010~15＞15(4)弹性模量E弹性模量也是影影响洞壁位移的的重要因素，在在其他条件不变变时，弹性模量量减小1倍，洞壁位移基基本增大1倍。结合前述工工程实例，得表表3-12。表3-12按弹性模量的变变形等级划分表表大变形的等级ⅠⅡⅢ弹性模量(MPa)2000~15001500~1000＜1000(5)综合系数α考虑抗压强度、、地应力、弹性性模量及侧压力力系数多个因素素，定义并结合工程实例例及上述分析，，得表3-13。表3-13按综合系数的变变形等级划分表表大变形的等级ⅠⅡⅢα60~3030~15＜15(6)综合指标判定法法表3-14变形等级划分的的综合指标判定定法大变形的等级ⅠⅡⅢ相对变形(%)3~55~8＞8强度应力比0.5~0.250.25~0.15＜0.15原始地应力(MPa)5~1010~15＞15弹性模量(MPa)2000~15001500~1000＜1000综合系数α60~3030~15＜15围岩及支护特征开挖后洞壁围岩位移较大，持续时间较长；一般支护开裂或破损较严重开挖后围岩位移大，持续时间长；一般支护开裂或破损严重开挖后围岩位移很大，持续时间很长；一般支护开裂或破损很严重3.3不同大变形等级级的防治措施表3-15不同大变形等级级的防治措施措施内容大变形的等级ⅠⅡⅢ设计改善洞室形状—采用采用初期支护锚杆、钢架、网、喷联合支护采用采用采用喷砼中掺钢纤维—采用采用补强长锚杆—采用采用H型钢——采用预留变形量(mm)150~250250~350350~400多重、分次支护采用采用采用二次衬砌钢筋混凝土采用采用采用施工分步开挖、多重、分次支护采用采用采用加强监控量测采用采用采用弱爆破、短台阶、早封闭采用采用采用循环进尺(m)2~2.51~20.5~1第四章围岩岩的物理力学参参数试验与确定定采用取样室内试试验与现场原位位测试相结合的的方法，对F7断层破碎带及志志留系板岩夹千千枚岩物理力学学参数进行了综综合测试。4.1取样室内试验与与现场原位测试试采用水压致裂法法进行地应力测测试，并取样进进行岩石的物理理力学试验。4.2地应力测试4.3围岩参数的位移移反演分别采用位移联联图反分析法、、典型类比分析析法和有限元位位移正反分析法法不同的反分析析法。4.4围岩物理力学参参数的综合分析析第五章现场场试验(F7断层)对F7断层区段9个量测断面的实实测压力数据进进行分析计算估估算侧压力系数数。具体数据如如表5-1所示。1.侧压力系数估算算表5-1F7断层实测压力估估算侧压力系数数结果汇总项目初支二衬断面位置左迂+210左迂+290左迂+435左隧+340左隧+568右隧+345左隧+340左隧+568左隧+580右隧+345右隧+485右隧+525侧压力系数0.6101.4911.2330.5930.2690.9111.4580.7784.3891.3261.4772.414平均值0.7271.636左线隧道平均0.813；右线隧道平均1.380；左线迂回导坑平均0.930总平均0.995同样根据现阶段段F7断层带的9个量测断面的压压力实测数据进进行分析计算，，得出结果汇总总如表5-2所示。2.二衬分担压力比比例估算拱部边墙平均41.893.962.2表5-2F7断层带实测压力力估算二衬分但但压力比例结果果汇总26.6%70.6%28.3%100%100%100%100%47.3%31.5%初期支护图5-1F7断层区段二衬分担压力比例横断面分布示意图左、右线隧道变变形量测值沿隧隧道纵向分布如如图5-2所示。其中左线线隧道反映了初初期支护拆换后后位移对比情况况。3.变形量测值沿隧隧道纵向分布图5-2F7断层区段左线隧道变形量测值沿隧道纵向分布4.根据F7断层的变形和地地质情况，进行行了大量断面形形式、断面净空空、支护形式和和支护参数优化化，分别采用了了圆型、椭圆型型、马蹄型的不不同断面形式，，一次大刚度支支护及分层多次次支护，一次二二衬及分层两次次二衬等支护、、衬砌形式，经经施工实践证明明正洞隧道以圆圆形断面形式为为最好；适当加加强第一次支护护刚度，留有支支护补强空间。。5.迂回导坑中的支支护形式和参数数可满足施工安安全与稳定；由由迂回导坑施工工方法、工艺研研究得出的结论论适用F7断层正洞施工；；迂回导坑的试试验与施工实践践，为大断面正正洞施工提供了了直接的、重要要的指导和依据据。6.F7右线隧道：按设设计断面进行结结构正反检算，，衬砌结构安全全度满足规范要要求，但考虑由由于应急处理本本段部分地段衬衬砌厚度不足，，并根据现场的的监测及开裂情情况，拟对已开开裂段进行补强强处理，方案如如图5-3所示。图5-3衬砌补强设计方方案7.对左右线隧道及及其迂回导坑的的群洞效应研究究表明，虽然群群洞施工相互影影响，群洞效应应存在，但是影影响程度不大，，不至于引起相相邻洞室中间岩岩柱的失稳破坏坏，四条隧道整整体是稳定的，，而且后续开挖挖对于已完工隧隧道衬砌内力的的影响也不大，，不会危及隧道道衬砌结构的安安全。8.F7断层区段纵向位位移特征与地应应力测试分析成成果相互印证，，反映出该区段段水平地应力与与隧道走向存在在着明确的角度度关系并对隧道道呈纵向挤压的的特性。这一地地应力分布特性性将使隧道开挖挖后的应力释放放对洞室支护结结构产生明显地地不均匀荷载作作用，其结果将将使结构产生纵纵向扭曲破坏。。因此，应充分分考虑结构纵向向上的受力特性性，加强其纵向向连接强度。第六章位移移控制基准6.1极限位移表6-1F4断层区段隧道极极限位移单单位：(mm)极限位移性质拱顶下沉拱脚水平收敛墙腰水平收敛毛洞隧道227488570初支后隧道92.8302342二衬后隧道98.1318362表6-2岭脊千板岩地层层区段隧道极限限位移单位位：(mm)极限位移性质拱顶下沉拱脚水平收敛墙腰水平收敛毛洞隧道50111781304初支后隧道227710770二衬后隧道228742812表6-3F7断层区段隧道极极限位移单单位：(mm)极限位移性质拱顶下沉墙腰水平收敛毛洞隧道400660初支后隧道136272二衬后隧道140280表6-4乌鞘岭隧道岭脊脊段位移控制基基准(单位:mm)管理等级管理位移施工状态ⅢU＜150可正常施工Ⅱ150≤U≤300应加强支护或二次衬砌ⅠU≥300停工，并及时采取加固措施注：U-隧道开挖后隧道道总变形量6.2二衬施作时机软岩隧道二衬施施作时机始终是是隧道界讨论的的热点问题，特特别是对于软岩岩大变形隧道若若二衬施作过晚晚，则可能造成成初期支护变形形无法控制，以以致隧道失稳，，而如果二次衬衬砌施作过早，，则可能使二次次衬砌受力过大大，而引起二次次衬砌的开裂，，以致降低隧道道结构耐久性。。因此，针对具具体工程情况提提出合理的二次次衬砌施作时机机势在必行。(1)《规范》有关二衬施作时时机的规定“在一般情况下，，二次衬砌应在在围岩和初期支支护变形基本稳稳定后施作。变变形基本稳定应应符合隧道周边边位移速度有明明显减缓趋势。。拱脚水平相对对净空收敛变化化速度小于0.2mm/d，拱顶相对下沉沉速度小于0.15mm/d。”(2)软岩隧道二衬施施作时机讨论对于高地应力的的硬岩隧道，量量测围岩变形的的目的是为了让让围岩变形达到到一定程度，利利于地应力释释放，尽量发挥挥围岩的自稳能能力，从而最大大限度地减少二二次衬砌所承受受的压力，以尽尽量减小衬砌厚厚度。二次衬砌砌时机选择应根根据围岩特点来来调整。对于一一般稳定性较好好的围岩，可在在总变形量达到到约80%，并且围岩变形形基本收敛停止止后进行二次衬衬砌。此时初期期支护应能承担担围岩的全部荷荷载，二次衬砌砌承担由于围岩岩的蠕变产生的的附加荷载。(3)二次施作时机的的研究方法基于二衬稳定性性及二衬变形大大小影响因素分分析，结合既有有各量测项目的的统计及相互关关系分析，以及及隧道施工过程程总位移估算，，提出不同条件件下二衬前图6-1志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道初支与二衬变形对比关系初支最终变形速速率限值，以及及初支累计变形形占总位移的比比例限值。图6-2F4断层区段二衬前支护变形速率与二衬变形关系表6-5二衬开裂断面对对应初支变形区段断面初支变形二衬变形/mm最终值/mm最大速率最终速率数值/mm·d-1比例数值/mm·d-1比例F4区段YDK170+480215.825.111.6%1.210.6%3.972YDK170+530116.616.614.2%2.542.2%3.213F7区段YDK177+465435378.5%6.001.4%5.96YDK177+480429409.3%4.000.9%13.36YDK177+530660436.5%7.001.1%16志留系板岩夹千枚岩区段YDK175+255115.735.430.6%1.000.9%—YDK175+265360.558.916.3%9.682.7%15.13YDK175+270196.939.119.9%7.563.8%—YDK175+273411.532.77.9%10.562.6%13.85注：表中“比例例”一项均指与与初支变形最终终值相比。(4)量测前的前期位位移推算在施工过程中，，变形量测是在在洞内采用全断断面仪或位移收收敛计进行的，，量测位移丢失失了洞室开挖过过程中的弹性位位移和施测前的的位移，而且铺铺设防水板的过过程中也不再进进行支护变形监监测。所以当初初支位移达到极极限状态时，模模拟计算的隧道道支护后的极限限位移u极可表示为u极=u弹+u失+u测(极限状态)(5-1)弹性位移u弹是爆破瞬间洞洞室释放，难以以利用监测手段段获得。但在模模拟计算的围岩岩塑性收敛线中中，可观察到直直线段和曲线段段，若视围岩塑塑性收敛线的直直线段为洞室开开挖的弹性位移移，则可计算弹弹性位移。量测丢失位移u失由两部分组成成，一是爆破后后至施测前的位位移丢失，二是是铺设防水板至至二衬前不便量量测的位移丢失失。表6-6前期丢失位移统统计结果区段项目丢失天数/d总量测天数/d前期丢失位移统计断面实测变形/mm统计断面数/个全部断面实测变形/mm全部断面计算变形/mm量值/mm比例F4断层拱顶下沉3.2744.778.537.5%22.674227.650.95墙腰水平收敛1.3923.3528.6127.2%105.1442124.01183.75志留系拱顶下沉4.5216.1916.2339.1%41.533253.9102.96拱脚水平收敛1.5815.1761.6726.9%229.432380.36540.61F7右线拱顶下沉1.7415.2619.6124.9%78.7430139.5209.24拱脚水平收敛1.6815.3224.3622.1%110.0430136.11232.24墙腰水平收敛2.6111.1539.330.0%130.930233.01368.97F7左线拱顶下沉3.7918.4164.8232.0%202.2632156.66241.87拱脚水平收敛3.0311.976.2834.6%220.5932191.97324.35墙腰水平收敛3.4112.7381.2938.6%210.6732187.32325.60注：(1)前期丢失位移的的“比例”一项项是指与统计断断面的实测变形形相比；(2)计算变变形以以全部部断面面实测测变形形统计计值为为依据据。(5)二衬施施作时时机的的确定定据实测测变形形、支支护后后隧道道的模模拟极极限位位移可可提出出施作作二衬衬时的的实测测位移移占极极限位位移比比例限限值，，而根根据实实测变变形速速率以以及施施作二二衬后后的稳稳定状状态及及二衬衬变形形大小小关系系可提提出二二衬施施作时时的变变形速速率限限值。。表6-7乌鞘岭岭隧道道二衬衬施作作时机机项目常规变形大变形等级ⅠⅡⅢ相对变形<3%3%~5%5%~8%＞8%强度应力比>0.50.5~0.250.25~0.15＜0.15原始地应力(MPa)<55~1010~15＞15弹性模量(MPa)>20002000~15001500~1000＜1000综合系数α>6060~3030~15＜15n380%~90%70%~80%65%~75%60%~70%u测/u极55%~62%47%~55%43%~51%39%~47%v终/u测<0.5%0.5%~1.0%0.5%~1.5%0.5%~2.0%注：(1)n3为实际际已发发生的的位移移(u计)与极限限位移移的比比值；；(2)u测/u极为量测测变形形与极极限位位移的的比值值；(3)v终/u测为二衬衬施作作前日日变形形量与与实测测初支支累计计变形形的比比值。。第七章章控控制制变形形快速速施工工方法法及施工工工艺艺研究究7.1F4断层区区段隧隧道施施工方方法采用超超短三三台阶阶法施施工。。超前前预支支护采采用φ42小导管管或自自进式式锚杆杆注浆浆支护护，人人工风风镐配配合挖挖掘机机开挖挖，必必要时时辅以以弱爆爆破。。挖掘掘机或或弱爆爆破开开挖下下部断断面，，人工工风镐镐整修修开挖挖轮廓廓。及及时喷喷砼4~6cm封闭岩岩面，，并进进行喷喷锚网网，型型钢钢钢架系系统支支护作作业。。采用用挖掘掘机配配合绞绞接自自卸车车进行行出碴碴作业业。及及时进进行砼砼仰拱拱施工工。墙墙、拱拱模筑筑混凝凝土衬衬砌