蠕变作用下洞径对大埋深软岩盾构隧道力学特性研究

摘要

为解决大埋深软岩盾构隧道衬砌结构的稳定性问题,依托广佛环线广州南站至白云机场段工程段盾构隧道工程,采用YSJ-01-00岩石三轴压缩流变试验机对泥质砂岩试样进行了室内蠕变试验,确定了数值模拟中Cvisc模型描述隧道泥质砂岩的蠕变特性的适用性;采用数值模拟对围岩蠕变作用下大埋深软岩盾构隧道力学特性展开了探究,结果表明:蠕变过程分为逐渐衰减和稳定蠕变两个阶段,围岩蠕变会造成内力值、弯矩以及应力值增加,从而使盾构隧道管片结构变形更加严重;当洞径不同时,其产生的围岩蠕变过程中,弯矩值、轴力值、变形值、应力值的变化趋势基本相同;如果洞径持续增大,其周边的岩石产生的压力更加明显,尤其集中体现在衬砌结构(管片)上,衬砌变形程度也更大;管片衬砌外侧接触压力与洞径成正比,同时拱腰处的接触压力所受到的影响相对较大。研究结果可为大埋深软岩盾构隧道的设计和施工提供指导。