NPR锚索支护下相交隧道围岩变形规律及破坏机理
陶志刚
杜志锋
刘凇源
郭爱鹏
毛亚东
曹诗定
中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083
摘要：城市交通逐渐向地下发展,地下立交中相交隧道数量日益增加.为探究复杂地质条件下相交隧道的变形规律,以深圳南龙地下立交隧道相交隧道段为工程背景,通过物理模型试验探索相交隧道在开挖支护及超载状态下的变形机理.首先自主设计三维模型试验系统,并通过相似理论计算,进行了多种岩样及支护材料的配制;其次在模型搭建完成后,基于开挖补偿理论,利用缩尺NPR(Negative Poisson's Ratio)锚索对相交隧道进行开挖支护.通过对隧道应变、位移及NPR锚索轴力的分析,得到隧道开挖状态下的应力重分布特征;最后,对隧道进行超载试验,结合数据及现象分析,揭示了相交隧道合建结构的围岩破坏机理.研究结果表明:相交隧道在开挖贯通时,合建区域岩体因隧道开挖产生应力损失,会对已经开挖支护完的隧道造成轻微影响.隧道贯通加载时,相交隧道的破坏分为3 个阶段:拱顶应力集中区沉降阶段、合建结构的破坏阶段和隧道洞口破坏阶段.具体表现:首先是上层隧道合建区域拱顶开始出现沉降,然后下层隧道出现底鼓,最后应力传播至边界,使得洞口上方垮塌.试验中采用NPR锚索对相交隧道进行支护,现象和数据表明,开挖阶段隧道合建区的沉降影响到NPR支护段,由于NPR锚索的高应力补偿特点,支护段并未出现明显沉降.试验验证了NPR锚索在相交隧道的支护效果,可为类似工程支护提供一种新的思路.
关键词：NPR锚索相交隧道围岩变形规律应力补偿破坏机理
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点实验室开放基金(SKLGDUEK2129)
论文发表日期：2023-12-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 473-484 )
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